DE69501396T2 - Druckgaszufuhr - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Druckgasversorgung in einer Brennkraftmaschine, wie es z.B. für eine luftunterstützte oder druckluftbetätigte Kraftstoff-Einspritzdüse verwendet werden kann.
• Druckluftunterstützte und druckluftbetätigte Kraftstoff- Einspritzdüsen sind zur Erzeugung von fein zerstäubtem Kraftstoffnebel vorgeschlagen worden. Solche Einspritzdüsen erfordern jedogh eine Druckgasquelle. Bisher wurden zu diesem Zweck mechanisch angetriebene Kompressoren verwendet&sub1; aber abgesehen von ihrem zusätz lichen Kostenaufwand setzen solche Kompressoren auch eine untere Grenze für die Leerlaufdrehzahl, da die zur Zerstäubung verwendete Luft die Einlaß-Drosselklappe umgeht.
• Zur Minderung der oben beschriebenen Nachteile wurde in der EP-A-315, 328 eine Druckgasversorgung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die ein Einwegventil in wenigstens einer der Brennkammern des Motors aufweist, so daß ein kleiner Teil der komprimierten Ladung in einen Sammelraum abgeblasen werden kann. Der Sammelraum hat einen Auslaß, aus dem Gase mit einem wesentlich niedrigeren Druck als dem in dem Sammelraum herrschenden Druck abgeführt werden können.
• Es ist bei einem solchen Motor wünschenswert, ein Regelventil vorzusehen, das eine von der Motortemperatur abhängige Gasstromregelung ermöglicht. Beim Kaltstart und Warmlaufen des Motors sollte eine größere Gasmenge abgezogen werden, um so die Zerstäubung zu verbessern. Wenn der Motor warm ist, ist dagegen eine geringere Gasmasse ausreichend, eine gute Gemischaufbereitung zu erzielen, und ein Abführen von Gas in derselben Größenordnung wie beim Kaltstartbetrieb wäre Energieverschwendung. Das Anordnen eines Regelventils, welches in dieser Weise mit der Motortemperatur vaniert werden kann, trägt jedoch zur Komplexität bei und bringt zusätzliche Kosten für ein Regelventil mit sich.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Druckgasversorgung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welche ein Einwegventil in wenigstens einer der Brennkammern des Motors aufweist, zum Ablassen eines kleinen Anteils der komprimierten Ladung bzw. charge, aus der Brennkammer in einen Sammelraum, und mit einem Röhrchen, das am einen Ende mit dem Sammelraum und am andern Ende mit einem Auslaß in Verbindung steht, aus dem Gase mit einem weseritlich niedrigeren Druck als dem im Sammelraum herrschenden Druck abgeleitet werden können, worin die Leitung ein Kapillarröhrchen ist, welches als temperaturabhängiger Durchflußregler wirkt.
• Die Erfindung beruht daher auf dem Einsatz eines Kapillarröhrchens zur Regulierung des aus dem Sammelraum abgezapften Druckes, der auf einem Druckpegel liegt, der im wesentlichen gleich dem Höchstdruck in den Brennräumen ist. Ein derartiges Mittel zur Druckminderung von typischerweise 13.680 kPa (2000 psi) auf ca. 103 bis 513 kPa (15 bis 75 psi) hat den Vorteil, daß es keinerlei bewegende Teile verwendet und automatisch größere Gasdurchsatzwerte erlaubt, wenn der Motor kalt ist, da die Viskosität der durch das kalte Kapillarröhrchen strömenden Gase kleiner ist.
• Damit nun das Kapillarröhrchen auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie der Motor, kann es vom Wasserkühlmantel des Motors erwärmt werden; der gleiche Effekt kann jedoch auch dadurch erzielt werden, daß der Sammelraum innerhalb des Motorblocks geformt und das Kapillarröhrchen innerhalb des Sammelraums angebracht wird.
• Es besteht immer ein Druckgefälle in dem Röhrchen, das von dem Durchmesser des Röhrchens, seiner Länge und der Viskosität des ihn durchströmenden Mediums abhängig ist. Das gleiche Druckgefälle kann auch erzielt werden, indem entweder der Durchmesser verringert oder die Länge des Röhrchens vergrößert wird. In der vorliegenden Erfindung kann der gewünschte Effekt mit einer breiten Spanne von Röhrchenlängen und -Durchmessern erreicht werden; allerdings werden diese Maße durch andere Faktoren eingeschränkt. Insbesondere könnte ein sehr enges Röhrchen leicht verstopfen, und es wäre schwierig, das Röhrchen so zu kalibrieren, daß identische Strömungsbedingungen für unterschiedliche Motoren gewährleistet werden, wenn man die unvermeidlichen Fertigungstoleranzen berücksichtigt. Ein sehr langes und relativ weites Röhrchen dagegen ist schwierig im Motor unterzubringen.
• Um diesen widersprüchlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist es wünschenswert, das Röhrchen in Wendelform zu gestalten und so zu ermöglichen, daß ein langes Röhrchen von ausreichend großem Durchmesser in dem innerhalb des Sammelraumes vorhandenen Bauraum in Wickelform untergebracht wird.
• Das Röhrchen kann über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, es kann jedoch alternativ dazu auch abgestuft sein, so daß ein allmählicher Übergang zu dem mit dem Versorgungsauslaß verbundenen Ende hin möglich ist.
• Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert, wobei die Zeichnung eine Schnittdarstellung durch einen mit einer erfindungsgemäßen Druckgasversorgung ausgestatteten Motor ist.
• In der Zeichnung ist ein vier Brennräume 12 aufweisender Zylinderkopf 10 mit einer langen Galerie 30 versehen, die so ein Sammelrohr bildet. Die Galerie 30 ist mit jeder der vier Brennkammern über eine entsprechende kleine Bohrung 24. verbunden, die an ihrem äußeren Ende innerhalb der Brennkammer eine angesenkte Ausnehmung zur Aufnahme eines Einweg- bzw. Rückschlagventils 20 hat. Jedes Rückschlagventil hat eine von einem in die angesenkte Ausnehmung eingepreßten Deckel gehaltene Kugel 22. Der Deckel 22 weist eine kleine Verbindungsbohrung auf, die von der Kugel verschlossen wird, so daß der Brennraum 12 vom Sammelraum 30 getrennt wird, wenn der Druck in dem Sammelraum größer Die Kugel 22 wird jedoch von dem Druck im Brennraum von ihrem Sitz abgehoben, so daß Gas durch das Verbindungsloch in den Sammelraum 30 hinein abströmen kann, wenn der Druck im Brennraum größer ist. Auf diese Weise wird der Druck im Sammelraum 30 auf bzw. nahe an dem Spitzendruck in den Brennräumen 12 gehalten, indem gerade genug Gase abgezweigt werden, um den Gasaustritt aus dem Sammelraum 30 zu kompensieren.
• Der Sammelraum 30 wird gegen die Atmosphäre durch einen Gewindestopfen 40 verschlossen, der von einem Auslaß 38 für ein langes Röhrchen 36 durchdrungen wird, wobei der Röhrchendurchmesser über die Länge desselben abgestuft ist, und wird von einem gewikkelten Kapillarröhrchen 32 an seinem inneren Ende gebildet, das einen übergangsteil 34 aufweist. Da das Kapillarröhrchen gewickelt ist, kann es eine ganz erhebliche Länge aufweisen, daher kann es im Durchmesser ausreichend groß sein, so daß die Gefahr von Verstopfung des Röhrchens durch Verunreinigungen in den aus den Brennräumen abgezogenen Gasen vermieden wird.
• Im Betrieb werden die Gase am Auslaß 38 angezapft und den Kraftstoff-Einspritzdüsen einer luftunterstützten oder druckluftbetätigten Kraftstoff-Einspritzanlage zugeführt. Die Gasmengen, die dabei abgezogen werden können, variieren mit der Viskosität der durch das Kapillarröhrchen 32 strömenden Gase. Die Viskosität selbst hängt von der Temperatur des Kapillarröhrchens 32 ab, die im wesentlichen dieselbe ist, wie die Motortemperatur, da das Röhrchen im Zylinderblock des Motors angebracht ist. Das Kapillarröhrchen 32 wirkt somit wie ein automatischer temperaturabhängiger Regler ohne jegliche beweglichen Teile.
• Die beschriebene Konstruktion hat viele Vorteile in bezug auf einfachen Aufbau und leichte Montage, da nämlich die bei der Herstellung angewendeten Techniken sich nicht von denjenigen unterscheiden müssen, die bei der Herstellung von in herkömmlichen Motoren eingearbeiteten Ölgalerien und Kühlwasserkanälen zur Anwendung kommen. Außerdem kann der Regler für Wartungs- und Reinigungsarbeiten leicht ausgebaut werden.
• Wenn die aus der erfindungsgemäßen Druckgasversorgung abgezapften Gase in einer luftunterstützten Kraftstoff-Einspritzanlage eingesetzt werden, bieten sie den Vorteil einer internen Rückführungsschleife stromunterhalb der Einlaß-Drosselklappe, die somit nicht die "Atmung" des Motors stört. Aus diesem Grunde können dann auch höhere Durchsatzraten verwendet werden, ohne daß dadurch die Motor-Leerlaufdrehzahl beeinflußt würde.

Claims (7)

1. Druckgasversorgung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Einweg-Ventil (20) in wenigstens einer der Brennkammern des Motors zum Abführen eines kleinen Anteils der komprimierten Ladung aus dem Brennraum in einen Sammelraum (30), und mit einem Röhrchen (32), das mit seinem einen Ende mit dem Sammelraum (30) in Verbindung steht, und an seinem anderen Ende einen Auslaß (38) hat, aus dem Gase mit einem Druck abgegeben werden, der wesentlich niedriger als der im Sammelraum herrschende Druck ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen ein Kapillarröhrchen (32) ist, welches als temperaturabhängiger Durchflußregler wirkt.

2. Druckgasversorgung nach Anspruch 1, worin besagter Sammelraum (30) im Zylinderblock des Motors eingeformt ist, und worin besagtes Kapillarröhrchen (32) innerhalb des Sammelraumes (30) angebracht ist.

3. Druckgasversorgung nach Anspruch 2, worin besagtes Kapillarröhrchen (32) zu einer kompakten Wendel gewickelt ist.

4. Druckgasversorgung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem das Kapillarröhrchen (32) abgestuft ist, so daß es einen allmählichen Übergang zu seinem am Versorgungsausgang (38) liegenden Ende ermöglicht.

5. Druckgasversorgung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin der Sammelraum (30) mit jedem Brennraum (12) des Motors (10) über eine Bohrung (24) verbunden ist, die an ihrem im Brennraum liegenden Ende eine angesenkte Ausnehmung aufweist, in welche Ausnehmung ein Einweg-Ventil (20) eingepreßt ist.

6. Druckgasversorgung nach Anspruch 5, worin das Einweg- Ventil (20) eine Kugel (22) und einen Deckel aufweist, welcher die Kugel in besagter angesenkter Ausnehmung zurückhält, wobei der Deckel eine Bohrung aufweist, die von besagter Kugel verschlossen wird, wenn der Druck im Sammelraum größer als der Druck im Brennraum ist.

7. Luftunterstützte oder druckluftbetätigte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Druckgasversorgung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche.