DE19915792A1

DE19915792A1 - Kraftstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19915792A1
Application number: DE1999115792
Authority: DE
Inventors: Johannes Leweux; Juergen Frey; Matthias Schumacher; Albert Pietsch; Petra Schaefer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-19

Abstract

Ein Kraftstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine weist wenigstens ein in oder an einem Zylinderkopf angeordnetes Einblaseventil mit einem dem Einblaseventil zugeordneten Kraftstoffeinspritzventil auf. Dem wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventil wird Kraftstoff und dem wenigstens einen Einblaseventil ein unter druck stehendes gasförmiges Medium zugeführt. Der Kraftstoff wird dem wenigstens einen Kraftstoffeinspritzvenil über eine dem wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventil zugeordnete Aufnahmebohrung zugeführt. Mittels des Einblaseventils wird ein Kraftstoff-Gas-Gemisch direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. In dem Zylinderkopf oder in einem mit dem Zylinderkopf verbundenen Teil ist ein Kanal zur Zufuhr von Kraftstoff zu dem wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der EP 03 08 467 B1 ist ein Kraftstoffzuführsystem bekannt, welches eine an einem Zylinderkopf angebrach te Verteilerleiste aufweist. Bei diesem Kraftstoffzu führsystem werden sowohl Kraftstoff als auch Luft un ter Druck zu Einblaseventilen geführt; welche in dem Zylinderkopf angeordnet sind. Die Verteilerleiste weist hierzu entsprechende Kraftstoffleitungen und Luftleitungen zu den Einblaseventilen auf.

Bei diesem bekannten System ist jedes Einblaseventil mit einem elektromagnetisch betätigten Kraftstoffein spritzventil versehen, welchem der Kraftstoff aus den Kraftstoffleitungen zugeführt wird und welches den Kraftstoff je nach Bedarf in eine sich innerhalb des Einblaseventils befindliche Mischkammer abgibt. Nach diesem Abgeben des Kraftstoffs wird der in der Misch kammer befindliche Kraftstoff mit komprimierter Luft aufbereitet und teilweise verdampft. Dieser aufberei tete Kraftstoff wird dann einem Abgabebereich des Ein blaseventils zugeführt, welcher ein elektromagnetisch betätigtes Ventil umfaßt. Befindet sich das Einblase ventil in seiner Offenstellung, so wird mit relativ geringem Druck (z. B. 7 bis 8 bar) das in der Mischkam mer sich befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Einblaseventil direkt in die Brennkammer eingeblasen.

Die Verteilerleiste dieses Kraftstoffverteilersystems dient sowohl zur Zufuhr von Kraftstoff als auch zur Luftversorgung der Einblaseventile bzw. der Kraftstof feinspritzventile, wodurch sich ein sehr kompliziertes und nur unter hohem Fertigungsaufwand herstellbares Bauteil ergibt.

Durch die gemeinsame Zufuhr von Kraftstoff und Luft in der gemeinsamen Verteilerleiste kann es bei niedrigen Temperaturen in den Luftleitungen der Verteilerleiste, z. B. nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine, durch den kalten Kraftstoff in der Verteilerleiste zu Kon densatbildung und zu einer Vereisung des in den Luft leitungen enthaltenen Wassers kommen. Eine solche Ver eisung führt unter Umständen zu Startproblemen bei der Brennkraftmaschine.

Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Kraftstoffzu führsystems, welcher sich durch die räumliche Nähe der Luftleitungen zu den Kraftstoffleitungen in der Ver teilerleiste ergibt, ist, daß bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine eine Erwärmung des Kraftstoffs durch die komprimierte und erwärmte Luft in den Luft leitungen erfolgen kann. Da an der Verteilerleiste eine Rücklaufleitung für den Kraftstoff vorgesehen ist, kann dieser erwärmte und in einen Kraftstofftank zurückströmende Kraftstoff zu einer Erwärmung der ge samten Kraftstoffmenge führen. Dies resultiert in ei ner erhöhten Verdampfung des Kraftstoffs in dem Tank, was letztendlich zu einer höheren Belastung eines in dem Tank vorhandenen Verdunstungs-Rückhaltesystems für den Kraftstoff führt.

Zum allgemeinen Stand der Technik bezüglich Kraft stoffzuführsystemen für Brennkraftmaschinen wird des weiteren auf die EP 02 42 370 B1, die JP 1-138367 (A) sowie die JP 1-224450 (A) verwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraft stoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher die oben genannten Nachteile vermieden werden können und durch welches eine Verein fachung von Bauteilen erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Kanal in dem Zylinderkopf oder in einem mit dem Zylinderkopf verbundenen Teil ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache Lösung zur Zuführung von Kraftstoff in das wenigstens eine Kraft stoffeinspritzventil, welches dem wenigstens einen Einblaseventil zugeordnet ist.

Des weiteren wird durch die erfindungsgemäße Lösung der Wärmeübergang von der verdichteten Luft in den Kraftstoff vermieden, wodurch der ansonsten problema tische Wärmeeintrag der Luft in den Kraftstofftank verhindert werden kann. Auch Kondensatbildung oder Vereisung im kalten Zustand der Brennkraftmaschine können erfindungsgemäß vermieden werden.

Um auf zusätzliche Bearbeitungsschritte verzichten zu können, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bei mehreren vorgesehenen Einblaseventi len und zugeordneten Kraftstoffeinspritzventilen der Kanal in dem Zylinderkopf oder in dem mit dem Zylin derkopf verbundenen Teil so angeordnet sein, daß er mit sämtlichen Aufnahmebohrungen der Kraftstoffein spritzventile verbunden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Un teransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbei spielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Kraftstoffzuführsystems mit einem Zylin derkopf und einer an dem Zylinderkopf ange brachten Zylinderkopfhaube;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsge mäßen Kraftstoffzuführsystems mit einem Zylin derkopf und einer an dem Zylinderkopf ange brachten Zylinderkopfhaube; und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsge mäßen Kraftstoffzuführsystems, bei welchem le diglich der Kanal zur Zuführung von Kraftstoff im Schnitt dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1 einer in ihrer Ge samtheit nicht dargestellten Brennkraftmaschine mit einer auf dem Zylinderkopf 1 angebrachten Zylinder kopfhaube 2. Zwischen dem Zylinderkopf 1 und der Zy linderkopfhaube 2 befindet sich eine Trennfläche 3.

Der Zylinderkopf 1 weist des weiteren Nockenwellenla ger 4 mit einer darin angeordneten Nockenwelle 5 auf. Weiterhin befinden sich in dem Zylinderkopf 1 Einbla seventile 6 mit jeweils darüber angeordneten Kraft stoffeinspritzventilen 7. Unterhalb einer weiteren Trennfläche 8 zu einem nicht dargestellten Kurbelge häuse befinden sich in an sich bekannter Weise Brenn räume 9, in welche ein Kraftstoff-Luft-Gemisch einge spritzt wird. Im vorliegenden Fall sind mehrere Brenn räume 9 und somit mehrere Einblaseventile 6 mit zuge ordneten Kraftstoffeinspritzventilen 7 vorgesehen, der Übersichtlichkeit halber ist jedoch jeweils nur eines der Elemente 6, 7 und 9 dargestellt. Die Einblaseven tile sind zum Einblasen von Kraftstoff in die Brenn räume 9 mittels eines unter Druck stehenden gasförmi gen Mediums vorgesehen, wobei der Kraftstoff den Ein blaseventilen 6 mittels der Kraftstoffeinspritzventile 7 zugeführt wird. Zur Zündung des den Brennräumen 9 eingeblasenen Kraftstoff-Luft-Gemisches sind in dem Zylinderkopf 1 mehrere Zündkerzen 10 angebracht, von denen jedoch ebenfalls nur eine dargestellt ist.

Um den Kraftstoff auf die oben beschriebene Art und Weise an die Brennräume 9 abgeben zu können, wird die ser über einen Kanal 11 dem Kraftstoffeinspritzventil 7 bzw. sämtlichen Kraftstoffeinspritzventilen 7 zuge führt. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 7 gibt den Kraftstoff in an sich bekannter Weise an eine Misch kammer 12 weiter, welche in jedem Einblaseventil 6 ausgebildet ist. Die Mischkammer 12 des Einblaseven tils 6 ist durch gestrichelte Linien angedeutet, um eine Übersichtlichkeit zu gewährleisten.

In den Mischkammern 12 wird der Kraftstoff mit dem unter Druck stehenden gasförmigen Medium, in diesem Fall mit Luft, welche über einen Kanal 13 in die je weilige Mischkammer 12 eingeleitet wird, vermischt und in die Brennräume 9 eingeblasen. Aufbau und Funktion derartiger Einblaseventile 6 sind beispielsweise auch aus dem SAE-Paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geof frey Cathcart, Orbital Engine Company, Western Austra lia, "Combustion an Emissions Characteristics of Or bital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4-Stroke-Engines", Seiten 1-12 bekannt und werden daher im folgenden nicht näher erläutert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 befindet sich der Kanal 11 zur Zufuhr des Kraftstoffs in der Zylinder kopfhaube 2 und ist einstückig mit derselben ausgebil det bzw. wurde beim Herstellen der nicht dargestellten Gießform für die Zylinderkopfhaube 2 bereits mit be rücksichtigt. Alternativ zur Herstellung durch ein Gießverfahren kann der Kanal 11 auch durch mechanische Bearbeitung entstehen.

Da wie oben beschrieben mehrere Brennräume 9 und somit mehrere Einblaseventile 6 und daran angeordnete Kraft stoffeinspritzventile 7 vorhanden sind, ist der Kanal 11 so ausgebildet, daß er den Kraftstoffzugang zu al len Kraftstoffeinspritzventilen 7 ermöglicht. Jeweili ge Aufnahmebohrungen 14 zu den Kraftstoffeinspritzven tilen 7 sind dabei so ausgebildet, daß der Querschnitt des Kanals 11 jeweils nur unwesentlich verringert wird und somit ein uneingeschränkter Kraftstofffluß zu al len Einblaseventilen 6 erfolgen kann. Hierzu verläuft der Kanal 11 im wesentlichen senkrecht zu Längsachsen 15 der Einblaseventile 6 bzw. der Kraftstoffeinspritz ventile 7 in Längsrichtung der Zylinderkopfhaube 2.

Die Trennfläche 3 zwischen dem Zylinderkopf 1 und der Zylinderkopfhaube 2 verläuft ebenfalls senkrecht zu den Längsachsen 15 der Einblaseventile 6 bzw. der Kraftstoffeinspritzventile 7, um eine unproblematische Montage der Einblaseventile 6 mit den Kraftstoff einspritzventilen 7 zu ermöglichen. Des weiteren ver läuft die Trennfläche 3 durch eine Mittelachse 16 der Nockenwelle 5, um hier ebenfalls eine einfache Montage sicherzustellen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer geänderten Zylinderkopfhaube 2. Hierbei ist der Kanal 11 über mehrere röhrenförmige Verbindungselemente 17 mit den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 7 der entsprechenden Einblaseventile 6 verbunden. Die röh renförmigen Verbindungselemente 17 stellen die Verbin dung zu den Aufnahmebohrungen 14 sicher und gewährlei sten somit eine wie oben beschriebene Kraftstoffzu fuhr. Auch hier verläuft der Kanal 11 über die gesamte Länge der Zylinderkopfhaube 2, wodurch eine Kraft stoffzufuhr zu allen Einblaseventilen 6 der Brenn kraftmaschine ermöglicht wird.

Bei beiden Ausführungsformen ist der Kanal 11 durch Dichtelemente 18 gegenüber der Zylinderkopfhaube 2 abgedichtet.

In nicht dargestellter Weise könnte der Kanal 11 auch jeweils direkt in dem Zylinderkopf 1 angebracht sein, wobei in einem solchen Fall eine entsprechende Zulei tung zu den Aufnahmebohrungen 14 der Kraftstoffein spritzventile 7 vorgesehen wäre oder der Kanal 11 di rekt an die Aufnahmebohrungen 14 anschließen würde. In allen genannten Fällen ist der Kanal 11 zur Zufuhr des Kraftstoffs von dem Kanal 13 zur Zufuhr des gasförmi gen Mediums getrennt, was eine Erwärmung des Kraft stoffs und somit eine unerwünschte Ausdehnung dessel ben in einem nicht dargestellten Kraftstofftank ver hindert. Des weiteren kann bei niedrigen Temperaturen in dem Kanal 13 zur Zuführung des gasförmigen Mediums eine durch kalten Kraftstoff hervorgerufene Kondensat bildung bzw. Vereisung des in dem Kanal 13 enthaltenen Wassers vermieden.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Kanals 11 dar gestellt, welche Verwendung findet, wenn es nicht mög lich ist, die Aufnahmebohrungen 14 so zu gestalten, daß der Querschnitt des Kanals 11 nicht behindert wird, was beispielsweise bei knappen Einbauverhältnis sen der Fall sein kann. Um jede Aufnahmebohrung 14 ist in diesem Fall ein Ringspalt 19 angebracht, welcher ein ungehindertes Strömen des Kraftstoffs in den Kanal 11 ermöglicht.

Bei der Anbringung des Kanals 11 direkt in dem Zylin derkopf 1 kann es aus kühlungstechnischen Gesichts punkten sinnvoll sein, den Kanal 11 direkt im Bereich eines im vorliegenden Fall nicht dargestellten Kühl wasserkanals anzubringen. Bei Brennkraftmaschinen mit separaten Nockenwellengehäusen zur Aufnahme der Noc kenwelle 5 kann der Kanal 11 selbstverständlich auch in diesem Nockenwellengehäuse angeordnet sein.

Der Kanal 11 könnte in nicht dargestellter Weise auch als Nut in dem Zylinderkopf 1 oder der Zylinderkopf haube 2 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das jeweilige andere Teil durch Abdeckung der Nut für das Entstehen des Kanals 11 sorgen würde.

Claims

1. Kraftstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschi ne, welches wenigstens ein in oder an einem Zylin derkopf angeordnetes Einblaseventil mit einem dem Einblaseventil zugeordneten Kraftstoffeinspritz ventil aufweist, wobei dem wenigstens einen Kraft stoffeinspritzventil Kraftstoff und dem wenigstens einen Einblaseventil ein unter Druck stehendes gasförmiges Medium zugeführt wird, wobei der Kraftstoff dem wenigstens einen Kraftstoffein spritzventil über eine dem wenigstens einen Kraft stoffeinspritzventil zugeordnete Aufnahmebohrung zugeführt wird, und wobei mittels des Einblaseven tils ein Kraftstoff-Gas-Gemisch direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderkopf (1) oder in einem mit dem Zy linderkopf (1) verbundenen Teil (2) ein Kanal (11) zur Zufuhr von Kraftstoff zu dem wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventil (7) vorgesehen ist.

2. Kraftstoffzuführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an dem Zylinderkopf (1) mehrere Kraft stoffeinspritzventile (7) vorgesehen sind, und daß der Kanal (11) in dem Zylinderkopf (1) oder in dem mit dem Zylinderkopf (1) verbundenen Teil (2) so angeordnet ist, daß er mit sämtlichen Aufnahmeboh rungen (14) der Kraftstoffeinspritzventile (7) verbunden ist.

3. Kraftstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) im wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse (15) des wenigstens einen Kraftstoff einspritzventils (7) verläuft.

4. Kraftstoffzuführsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) gegossen ist.

5. Kraftstoffzuführsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) durch mechanische Bearbeitung her gestellt ist.

6. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Zylinderkopf (1) verbundene Teil eine Zylinderkopfhaube (2) ist.

7. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Zylinderkopf (1) verbundene Teil ein Nockenwellengehäuse ist.

8. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanals (11) durch die Aufnah mebohrung (14) des wenigstens einen Kraftstoffein spritzventils (7) nur teilweise abgedeckt ist.

9. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens annähernd vollständiger Abdeckung des Querschnitts des Kanals (11) durch die Aufnah mebohrung (14) des wenigstens einen Kraftstoffein spritzventils (7) ein Ringspalt (19) um die Auf nahmebohrung (14) geführt ist.

10. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennfläche (3) zwischen dem Zylinderkopf (1) und dem mit dem Zylinderkopf (1) verbundenen Teil (2) senkrecht zu einer Längsachse (15) des wenig stens einen Kraftstoffeinspritzventils (7) ver läuft.

11. Kraftstoffzuführsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche (3) durch eine Mittelachse (16) einer Nockenwelle (5) verläuft.

12. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) über ein röhrenförmiges Verbin dungselement (17) mit dem wenigstens einen Kraft stoffeinspritzventil (6) verbunden ist.

13. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) in dem Zylinderkopf (1) benachbart zu einem Kühlwasserkanal angeordnet ist.

14. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) gegenüber dem Zylinderkopf (1) oder gegenüber dem mit dem Zylinderkopf (1) verbundenen Teil (2) durch Dichtelemente (18) abgedichtet ist.

15. Kraftstoffzuführsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11) durch eine Nut in dem Zylinderkopf (1) oder in dem mit dem Zylinderkopf (1) verbunde nen Teil (2) im Bereich der Trennfläche (3) gebil det ist.