DE4446242A1

DE4446242A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4446242A1
Application number: DE4446242A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Lange; Herbert Dipl Ing Gladigow
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Ulev GmbH; Texas Instruments Holland BV
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-27
Also published as: EP0770175A1; EP0770175B1; CN1138888A; CN1070263C; WO1996020342A1; JPH09509719A; DE59508068D1; KR970701307A; US5694906A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Aus dem SAE-Artikel 390710, "Cold start performance of an au tomotive engine using prevaporized gasoline" ist bereits eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzventil und einem daran anschließenden Kraftstoffverdampfer bekannt. Der Kraftstoffverdampfer besteht dabei aus einem elektrisch ge heizten Röhrchen, in das der Kraftstoff aus dem Einspritzven til eingespritzt wird.

Um den Kraftstoffstrahl mit der Innenwand des Röhrchens in Berührung zu bringen, so daß der Kraftstoff verdampft wird, sind im Anschlußbereich zwischen dem Kraftstoffverdampfer und dem Einspritzventil drei Druckluftdüsen angeordnet, von denen eine die Luft radial zum Kraftstoff einbläst, um den Kraft stoffstrahl auszulenken, und die beiden anderen die Luft tan gential einblasen, um den ausgelenkten Kraftstoffstrahl in Rotation zu versetzen, so daß sich der Kraftstoffstrahl im wesentlichen schraubenlinienförmig durch das elektrisch be heizte Verdampferröhrchen bewegt.

Aus der DE 28 43 534 A1 ist eine weitere Kraftstoffeinspritz vorrichtung mit einem Einspritzventil bekannt, bei der im an die Spritzöffnung des Einspritzventils anschließenden Aus trittskanal ein elektrisches Heizelement angeordnet ist, um eine Verdampfung des darauf gespritzten Kraftstoffs zu bewir ken. In den Bereich des Austrittskanals zwischen der Spritzöffnung des Einspritzventils und dem Heizelement mündet eine Luftdüse, der unter Ausnutzung des Druckgefälles im An saugrohr aus dem Ansaugrohr Luft zugeführt wird, die dem Kraftstoffstrahl aus dem Einspritzventil beigemischt wird.

Die Verwendung von Kraftstoffverdampfern in Kraftstoffein spritzvorrichtungen hat sich bewährt, um nach dem Starten des Verbrennungsmotors den Schadstoffausstoß zu reduzieren. Eine derartige Schadstoffreduzierung ist solange erforderlich, wie ein in die Auspuffanlage des Verbrennungsmotors integrierter Katalysator noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat und daher noch nicht voll funktionsfähig ist. Sobald der Ka talysator jedoch auf seine Betriebstemperatur erwärmt ist, ist eine Vorverdampfung des Kraftstoffs nicht mehr erforder lich, so daß der Kraftstoffverdampfer beim normalen Betrieb des Verbrennungsmotors abgeschaltet werden kann. Wenn jedoch Kraftstoffverdampfer, die direkt mit dem Einspritzventil ge koppelt sind, elektrisch nicht beheizt werden, treten Proble me bei der Bildung des Kraftstoffluftgemisches auf, da der Kraftstoffverdampfer den vom Einspritzventil erzeugten Kraft stoffstrahl beeinträchtigt und damit den Kraftstoffaustrag stört.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Luftzufuhr im Bereich der Auslaßöffnung des Kraft stoffverdampfers eine Formung des aus dem beheizten Kraft stoffverdampfer austretenden Dampfstrahles bewirkt wird und daß bei abgeschaltetem Kraftstoffverdampfer, also nicht be heiztem Kraftstoffverdampfer eine verbesserte Zerstäubung des austretenden Kraftstoffstrahls erreicht wird.

Besonders vorteilhaft ist es, daß sich durch eine entspre chende Führung der zum Kraftstoffstrahl zuzumischenden Luft ein Saugeffekt ergibt, der das Austragverhalten für den Kraftstoff aus dem Verdampfungsbereich des Kraftstoffverdamp fers wesentlich verbessert. Hierfür eignen sich insbesondere Ringspaltdüsen und Düsen mit einer Vielzahl von um die Aus laßöffnung des Kraftstoffverdampfers herum angeordneten Dü senöffnungen, durch die Luft im wesentlichen radial in einen aus dem Kraftstoffverdampfer austretenden Kraftstoffstrahl geblasen werden kann. Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehe nen Saugeffekts lassen sich insbesondere bei nicht beheiztem Kraftstoffverdampfer Kraftstoffablagerungen an dessen Innen wänden und dessen Verdampferstruktur vermeiden.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Ausblasöffnung so ausgebildet ist, daß ihr wirksamer Querschnitt die Menge der zum Kraftstoffstrahl zuzumischenden Luft festlegt. Alternativ dazu kann die Luftzuführeinrichtung mit einem Leerlaufsteller des entsprechenden Verbrennungsmotors verbunden sein, so daß die gesamte Leerlaufluft dem Kraftstoffstrahl über die Luft zuführeinrichtung zugemischt wird.

Um Kraftstoffablagerungen bei nicht beheiztem Kraftstoffver dampfer noch besser zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn neben der Luftzufuhr im Bereich der Auslaßöffnung auch eine Luftzufuhr zur Einlaßöffnung des Kraftstoffverdampfers vorge sehen wird, wodurch eine Spülung des Verdampferbereichs und der Verdampferstruktur erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische An sicht einer erfindungsgemäßen Kraftstoffein spritzvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie II-II in Fig. 1 bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Kraft stoffverdampfer nach einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Einspritzventil 10, dem über ei nen Kraftstoffzuführanschluß 11 unter Druck stehender Kraft stoff von einer nicht dargestellten Druckkraftstoffquelle zu führbar ist und das über einen Verbindungsabschnitt 12 mit einem nicht dargestellten elektrischen oder elektronischen Motorsteuergerät verbindbar ist. Ein Spritzlochabschnitt 13 des Einspritzventils 10 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 14 eines Gehäuses 15 angeordnet.

Ein Kraftstoffverdampfer 16 ist mit einem Abstand zum Spritzlochabschnitt 13 in Spritzrichtung S hinter dem Spritzlochab schnitt 13 im Gehäuse 15 untergebracht, wobei eine Einlaßöff nung 17 des Kraftstoffverdampfers 16 dem nicht näher darge stellten Spritzloch derart gegenüberliegend angeordnet ist, daß zwischen dem Spritzlochabschnitt 13 und der Einlaßöffnung 17 ein Austrittsraum 18 für aus dem Einspritzventil 10 ausge spritzten Kraftstoff in der zylindrischen Ausnehmung 14 ge bildet ist.

Der Kraftstoffverdampfer 16 weist zwischen seiner Einlaßöff nung 17 und einer Auslaßöffnung 19 einen Verdampfungsbereich 20 mit einer darin angeordneten Verdampferstruktur 21 auf, die mittels einer den Verdampfungsbereich 20 umgebenden elek trischen Heizung 22 und/oder direkt (nicht dargestellt) be heizbar ist. Eine nicht näher dargestellte Heizstromzuführ leitung für die Heizung 22 ist über einen Verbindungsab schnitt 23 am Gehäuse 15 mit einer entsprechenden Stromquelle verbindbar.

Die Auslaßöffnung 19 des Kraftstoffverdampfers 16 ist von ei ner Luftausblaseinrichtung 24 einer Luftzuführeinrichtung 25 umgeben, die vorzugsweise als Ringspaltdüse ausgebildet ist und an die sich eine Austrittsöffnung 26 im Gehäuse 15 für ein im Bereich der Auslaßöffnung 19 des Kraftstoffverdampfers 16 gebildetes Kraftstoffluftgemisch anschließt. Die Aus trittsöffnung 26 weist eine bezüglich der Kraftstoffstrahl richtung A umfangsmäßig angeordnete Führungsfläche 27 auf.

Um der als Luftausblaseinrichtung dienenden Ringspaltdüse 24 Luft, vorzugsweise Druckluft, zuzuführen, ist im Gehäuse 15 eine Luftzuführleitung 28 vorgesehen, die über einen geeigne ten Anschlußstutzen 29 oder dergleichen mit einer entspre chenden, nicht näher dargestellten Druckluftquelle verbindbar ist.

Als Druckluftquelle kann beispielsweise eine geeignete Pumpe (nicht dargestellt) verwendet werden, deren Ansaugseite mit der Umgebungsluft verbunden ist und deren Druckseite an die Luftzuführleitung 28 angeschlossen ist. Bevorzugterweise ist jedoch die Luftzuführleitung 28 so mit dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors, in dem die erfindungsgemäße Kraftstoff einspritzvorrichtung verwendet wird, verbunden, daß die dem Kraftstoff im Bereich der Auslaßöffnung 19 des Kraftstoffver dampfers 16 zuzumischende Luft unter Ausnutzung des Druckge fälles im Ansaugrohr zugeführt wird.

Dabei ist es insbesondere möglich, die Luftzuführleitung 28 mit der Auslaßseite einer Leerlaufstelleinrichtung zu verbin den, so daß im Leerlaufbetrieb die gesamte Leerlaufluft dem aus dem Kraftstoffverdampfer 16 austretenden Kraftstoff zuge mischt wird. In diesem Fall ist die Ringspaltdüse 24 so aus zulegen, daß sie die zuzumischende Luftmenge nicht festlegt, da die Zumessung der Leerlaufluft zur Regelung des Leerlauf betriebs des Verbrennungsmotors vom Leerlaufsteller ausge führt wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Luftausblaseinrichtung 24′ auch eine Vielzahl von in Bezug auf die Kraftstoffstrahl richtung A sternförmig angeordneten Düsen 30 vorgesehen sein, die zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die einzelnen Düsen 30 sind dabei über einen Ringkanal 31 mit der Luftzuführleitung 28 verbunden. Neben den beiden dargestellten Ausgestaltungen der Luftausblasein richtung sind auch andere geeignete Ausbildungen, z. B. sek torförmig angeordnete Schlitze möglich.

Unmittelbar nach dem Starten eines Verbrennungsmotors wird die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung so be trieben, daß der Kraftstoffverdampfer elektrisch geheizt wird, so daß sich seine Verdampferstruktur 21 erwärmt. Der vom Einspritzventil 10 in den Verdampfungsbereich 20 einge spritzte Kraftstoff, der mit der Verdampferstruktur 21 in Be rührung kommt, wird somit verdampft, so daß aus dem Kraft stoffverdampfer 16 ein entsprechender Kraftstoffdampfstrahl austritt. Dieser Kraftstoffdampfstrahl wird durch die aus der Luftausblaseinrichtung, also aus der Ringspaltdüse 24 oder den einzelnen Düsen 30 ausgeblasenen Luft geformt und mit dieser vermischt. Hierdurch läßt sich die Gemischbildung für den Verbrennungsmotor verbessern.

Nach einer Warmlaufzeit des Verbrennungsmotors, in der sich auch ein Katalysator einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors auf seine Betriebstemperatur erwärmt hat, ist eine Heizung des Kraftstoffverdampfers 16 nicht mehr erforderlich, so daß dessen Heizung abgeschaltet werden kann.

Bei abgeschalteter Heizung des Kraftstoffverdampfers 16, also bei abgekühlter Verdampferstruktur 21, erfolgt im Verdamp fungsbereich 20 keine wesentliche Kraftstoffverdampfung mehr und aus der Auslaßöffnung 19 tritt ein Kraftstoffstrahl aus. Dabei sorgt die von der Luftausblaseinrichtung zugeführte Luft, die bei entsprechender Gestaltung der Ringspaltdüse 24 oder der Einzeldüsen 24′ auf Schallgeschwindigkeit beschleu nigt sein kann, eine Zerstäubung des austretenden Kraft stoffs, wobei gleichzeitig der Kraftstoffaustrag aus dem Kraftstoffverdampfer 16 durch eine Saugwirkung der ausgeblasenen Luft verbessert wird. Durch diese Saugwirkung wird auch die Ablagerung von Kraftstoff an der Verdampferstruktur 21 wesentlich verringert.

Um zusätzlich zu der verbesserten Zerstäubung des aus dem Verdampfer 16 austretenden Kraftstoffs und der Formung des jeweiligen Kraftstoffstrahls das Auftreten von Kraftstoffab lagerungen im Kraftstoffverdampfer 16 praktisch vollständig zu vermeiden, ist bei einem in Fig. 3 gezeigten Ausführungs beispiel der Erfindung eine zweite Luftzuführleitung 32 vor gesehen, die über einen Anschlußstutzen 33 ebenfalls mit ei ner Luftquelle verbindbar ist. Die Luftzuführleitung 32 mün det in den Austrittsraum 18, der zwischen dem Spritzlochab schnitt 13 des Einspritzventils 10 und der Einlaßöffnung 17 des Kraftstoffverdampfers 16 mündet.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung wird die durch die zweite Luftzuführleitung 32 in den Austritts raum 18 zugeführte Luft zusammen mit dem aus dem Einspritz ventil 10 ausgespritzten Kraftstoff durch den Verdampfungsbe reich 20 des Kraftstoffverdampfers 16 geleitet. Dabei bewirkt diese Luft bei abgeschalteter Heizung 22 des Kraftstoffver dampfers 16, daß sich eventuell an der Verdampferstruktur 21 ablagernde Kraftstofftröpfchen wieder mitgenommen werden, so daß der Kraftstoffverdampfer durch diese zusätzliche Luft ge spült wird.

Zusammen mit der im Bereich der Auslaßöffnung 19 des Kraft stoffverdampfers 16 zugeführten Luft, die dort einen Saug effekt bewirkt, wird also eine erhebliche Verbesserung des Kraftstoffaustrags erreicht, wobei gleichzeitig Kraftstoffab lagerungen im Kraftstoffverdampfer 16, die Kraftstoffaustrag beeinträchtigen könnten, praktisch vollständig vermieden wer den, wodurch sich eine exakte Zumessung des Kraftstoffs für die Gemischbildung erreichen läßt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungs motor
mit einem Einspritzventil (10),
mit einem Kraftstoffverdampfer (16), in dessen Einlaß öffnung vom Einspritzventil (10) Kraftstoff einspritz bar ist und aus dessen Auslaßöffnung (19) ein Kraft stoffstrahl austritt, und
mit einer Luftzuführeinrichtung (25), die dem Kraft stoffstrahl zuzumischende Luft zum Kraftstoffverdampfer (16) liefert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftzuführeinrichtung (25) eine im Bereich der Auslaßöffnung (19) des Kraftstoffverdampfers (16) ange ordnete Luftausblaseinrichtung (24, 24′) aufweist, durch welche die zuzumischende Luft dem aus dem Kraft stoffverdampfer (16) austretenden Kraftstoffstrahl zu geführt wird.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausblaseinrichtung als in Strömungsrichtung (A) des Kraftstoffstrahls hinter der Auslaßöffnung (19) des Kraftstoffverdampfers (16) in den Kraftstoffstrahl mündende Düse (24, 24′) ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasrichtung der Düse (24, 24′) im wesentli chen radial zur Kraftstoffstrahlrichtung (A) ist.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausblaseinrichtung als Ringspaltdüse (24) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausblaseinrichtung als Düse (24′) mit einer Mehrzahl Düsenbohrungen (30) ausgebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (24, 24′) einen vorbestimmten Querschnitt aufweist, der die Menge der dem Kraftstoffstrahl zuzu mischenden Luft festlegt.

7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführeinrichtung (25) eine weitere Luftaus blaseinrichtung im Bereich der Einlaßöffnung (17) des Kraftstoffverdampfers (16) aufweist.

8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführeinrichtung (25) eine mit einem An saugrohr des Verbrennungsmotors verbindbare Luftzuführ leitung (29, 32) aufweist.

9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführleitung (28, 32) der Luftzuführein richtung (25) über eine Leerlaufstelleinrichtung mit dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors verbindbar ist.

10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführeinrichtung (25) eine Luftzuführlei tung (28, 32) aufweist, deren Eingangsseite mit einer Druckluftpumpe verbunden ist.