DE2348395C3

DE2348395C3 - Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2348395C3
Application number: DE2348395A
Authority: DE
Inventors: Ed R. Maitland Fla. McCarter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-26
Publication date: 1981-09-10
Also published as: JPS538011B2; US4100896A; DE2348395B2; DE2348395A1; US3893434A; GB1409504A; JPS5047029A; CA990827A

Description

Die Erfindung betrifft eine in Abhängigkeit von Betriebsparametern über einen Rechner geregelte Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine mit einer Ultraschall- Brennstoff Zerstäubungseinrichtung, deren aktive Oberfläche den Brennstoff über Brennstoffzuführungsmittel aufnimmt und in zerstäubtem Zustand dem Luftstrom beigibt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 38 536 bekannt. Hier arbeitet jeder der Schallwandler nicht nur als Zerstäubungseinrichtung sondern gleichzeitig als Brennstoffzuführungsdüse. Bei jeder Erregung wird auch ein Brennstoffnebel abgegeben. Der Schallwandler muß sich hierbei, zusammen mit der Schwimmerkammer, mitten im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine befinden, damit bei nicht erregtem Schallwandler möglichst kein Brennstoff ausströmt. Außerdem muß der Druck des Brennstoffes sehr klein gehalten werden. Eine zufriedenstellende Funktion dieser Vorrichtung ist gleichwohl kaum denkbar, da eine sofortige Unterbrechung des Brennstoffzuflusses nach Abstellen der Ultraschallschwingungen kaum möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart fortzubilden, daß eine zuverlässige Regelung der Zerstäubung, insbesondere beim Ein- und Abschalten der Zerstäubungseinrichtung, möglich ist
s Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung kontinuierlich arbeitet und getrennt dazu mindestens eine durch den Rechner geregelte, Brennstoff unter Druck auf die aktive Oberfläche aufspritzende Brennstoff einspritzeinrichtung vorgesehen ist, wobei die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung an den hauptsächlichen Luftstrom angrenzend so angeordnet ist, daß ihre aktive Oberfläche zur Luftstrommitte seitlich Abstand hat

Dabei ist es an und für sich aus der DE-PS 9 58 789 bekannt, daß die Brennstoffzerstäubungseinrichtung eine Einspritzeinrichtung u-.nfaßt, welche Brennstoff auf eine aktive Oberfläche aufspritzt, wobei die aktive Oberfläche einen seitlichen Abstand von der Luftstrommitte hat Diese Vorrichtung befindet sich jedoch direkt im Brennraum; sie hat die Aufgabe, in der Nähe der Zündkerze eine fetteres Gemisch zu erzielen, damit auch bei direkter Einspritzung in den Brennraum eine ausreichend feine Zerstäubung des Brennstoffes zumindest in der Nähe der Zündkerze möglich ist Die praktische Verwirklichung der hier beschriebenen Vorrichtung ist jedoch kaum denkbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2—4 angegeben.

Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Trennung zwischen den Brennstoffzuführungsmitteln und der Brennstoffzerstäubungseinrichtung ist es möglich, die Brennstoffzufuhr viel präziser zu regeln, als dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall war. Die Brennstoffzufuhr kann ebenso plötzlich vollständig unterbrochen wie erneut aufgenommen werden. Dadurch, daß die zerstäubende aktive Oberfläche einen seitlichen Abstand zur Luftstrommitte aufweist, kann diese in einem solchen Winkel positioniert werden, daß der von ihr zurückgeworfene und fein zerstäubte Brennstoff einwandfrei in die Kanalmitte gelangt und daß dort eine innige Vermischung mit der strömenden Luft möglich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen, rechnergesteuerten Brennstoffversorgungssystems;

F i g. 2 perspektivisch eine Ultraschall-Zerstäubungsso einrichtung;

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Einspritzventilen und einer Zerstäubungseinrichtung;

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das in F i g. 1 gezeigte, rechnergesteuerte Brennstoffversorgungssystem ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Es umfaßt einen Rechner 24, dem entsprechende Betriebsparameter, z. B. Druck und Temperatur im Ansaugkanal und die Motordrehzahl, zugeführt werden. Das Brennstoffversorgungssystem 10 kann praktisch an allen beliebigen konventionellen *>⁵ Vergasern 12 verwendet werden, beispielsweise an solchen Vergasern, die unter der Steuerung eines Urosselklappenventils 14 Luft mit Brennstoff vermischen und entsprechend der Stellung einer Drosselklap-

pe 15 dem Ansaugkanal 16 zuführen. Der Brennstoff wird aus einem Brennstoffvorrat 18 von einer mit konstantem Druck arbeitenden Brennstoffpumpe 20 gefördert und von einem oder mehreren Einspritzventilen 22 dosiert eingespritzt Das Brennstoffversorgungssystem arbeitet unter dem Einfluß des Rechners 24, dessen Regelsignal von verschiedenen Betriebsparametern abgeleitet ist Diese variablen Betriebsparameter werden von einem Drehzahlmesser 26, einem Temperaturfühler 28 und einem Druckfühler 30 geliefert ι ο

Das Einspritzventil 22 führt Ln noch zu beschreibender Weise Brennstoff der Zerstäubungseinrichtung 32 zu. Diese ist so ausgebildet daß sie den Brennstoff als winzige Tröpfchen in den zum A nsaugkanal strömenden Luftstrom einführt Die Zerstäubungseinrichtung 32 wird von einem elektrischen System betätigt, welches einen Leistungsverstärker 34 und einen Rückkoppelungskreis 36 umfaßt

Im folgenden wird zunächst auf die Zerstäubungseinrichtung anhand der F i g. 2 genauer eingegangen. Wie diese zeigt, besteht die Zerstäubungseinrichtung 32 im wesentlichen aus einem Schallwandler 38, der ein üblicher magnetostriktiver Wandler sein kann. Zwischen dessen beiden Schenkeln befindet sich ein Vorspannungsmagnet 40. Weiterhin sind elektrische Antriebsspulen 42 vorgesehen. Der Schallwandler 38 besitzt eine aktive Oberfläche 44, die ein Horn 46 antreibt. Die maximale SchaUenergie steht an der aktiven Oberfläche 48 des Horns zur Verfügung.

Das Horn 46 kann auch auf piezoelektrischer Basis arbeiten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß magnetostriktive Wandler, ähnlich der F i g. 2, besonders gut geeignet sind.

Wie in Fig.3 gezeigt, wird der von dem Rechner geregelte Brennstofffluß durch die Einspritzdüse 134 auf die aktive Oberfläche 48 des Horns 46 gerichtet. Der Brennstoff bildet über der aktiven Oberfläche einen Film. Werden, wie in F i g. 3 gezeigt, zwei Einspritzdüsen verwendet, dann sind diese so angeordnet, daß sie den Brennstoff direkt gegen de:n stromaufwärtsgerich- <to teten äußeren Extrembereich, also die aktive Oberfläche des Hornes richten. Beide Einspritzdüsen spritzen Brennstoff während eines Teils der Periode gemeinsam auf. Dieser Periodenteil gleichzeitiger Einspritzung vergrößert sich mit ansteigender Motordrehzahl.

Das in F i g. 3 gezeigte System weist ein so niedriges Querschnittsprofil auf, daß es im Raum unterhalb herkömmlicher Vergaser über dem Ansaugkanal angebaut werden kann. Zu diesem Zweck kann eine spezielle Platte 130 verwendet werden, die mit einer Öffnung 132 für den Luftdurchfluß versehen ist. Zusätzlich ist noch eine geeignete Lageranordnung für die Brennstoffeinspritzdüse 134 vorgesehen. Die Platte 130 kann mit einer öffnung versehen sein, welche das kle'ne Ende 51 des Horns 46 aufnimmt. Schließlich ist eine Abschirmung 136 vorgesehen, welche die aktive Oberfläche 48 des Horns gegen den Luftstrom schützt

Beim Doppeleinspritzsystem nach F i g. 3 sind verschiedene Modifikationen des Horns 46 möglich. Beispielsweise kann die aktive Oberfläche 48 in zwei Unterabschnitte 48a und 4Sb unterteilt werden, jeweils eine für jede Brennstoffeinspritzdüse (Fig.4). Diese aktiven Unterabschnitte sind zur Bildung eines Scheitels im Mittelpunkt des kleinen zylindrischen Hornabschnittes 51 in einem Winkel zueinander angestellt. Die beiden Brennstoffeinspritzdüsen 134 können unter solchen Winkeln gegen die zugeordneten aktiven Oberflächen-Unterabschnitte 48a und 486 positioniert werden, daß der auf die Unterabschnitte auftreffende Brennstoff auch hierdurch entlang der aktiven Oberfläche getrieben wird und über den Scheitel am Ende des kleinen hohlzylindrischen Homabschnittes51 gelangt

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines eine Ultraschallschwingung ausübenden Horns 46 gezeigt wobei die aktive Oberfläche 48 einen konischen Bereich bildet, der das Ende des schmalen zylindrischen Raumabschnittes 51 darstellt und der einen Scheitelpunkt bzw. eine Spitze im Mittelpunkt hat Bei dieser konisch ausgebildeten aktiven Oberfläche 48 breitet sich von den Einspritzdüsen 134 aufgebrachter Brennstoff unter Bildung eines dünnen Films über der gesamten aktiven Oberfläche aus; er wird dann von dieser zum Scheitelpunkt hin abgezogen. Bei dieser Konfiguration steht daher ein großer Oberflächenbereich für die Zerstäubung des Brennstoffs zur Verfügung.

Die beschriebene Vorrichtung ist auch dann noch in bestimmtem Ausmaße funktionsfähig, wenn die Zerstäubungseinrichtung 32 ausfällt. Dann arbeitet die aktive Oberfläche des Horns als passive Brennstoffzerstäubungseinrichtung weiter. Der Druck des aus den Einspritzdüsen 134 gegen die nun passive Oberfläche 48 der ausgefallenen Zerstäubungseinrichtung austretenden Brennstoffes bewirkt nunmehr, daß der Brennstoff sich über diese Oberfläche ausbreitet und in den Luftstrom ausbreitet. Die Wirksamkeit dieser Brennstoffverteilung durch Auftreffen des Brennstoffs gegen eine passive Oberfläche kann in der Weise kontrolliert werden, daß der von der Brennstoffpumpe 20 erzeugte Brennstoffdruck verändert wird.

1st der Rechner 24 einer Störung unterworfen, arbeitet das System ebenfalls weiter und zwar mit oder ohne Zerstäubungseinrichtung 32. Dann kann Brennstoff noch immer von der Brennstoffpumpe 20 dem Horn 46 durch die Einspritzdüsen 134 zugeführt werden. Es muß dann nur am Leistungsträger 34 dafür Sorge getragen werden, daß das Einspritzventil offen bleibt. Es ist auch möglich, ein Bypaßsystem für das Einspritzventil 22 mit einem Bypaßventil vorzusehen, welches bei Stillegung des Rechners aktiviert wird und den Einspritzdüsen 134 Brennstoff zuführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In Abhängigkeit von Betriebsparametern über einen Rechner geregelte Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine mit einer Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung, deren aktive Oberfläche den Brennstoff über Brennstoffzuführungsmittel aufnimmt und in zerstäubtem Zustand dem Luftstrom beigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) kontinuierlich arbeitet und getrennt dazu mindestens eine durch den Rechner (24) geregelte, Brennstoff unter Druck auf die aktive Oberfläche (48) aufspritzende Brennstoffeinspritzeinrichtung (134) vorgesehen ist, wobei die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) an den hauptsächlichen Luftstrom angrenzend so angeordnet ist, daß ihre aktive Oberfläche zur Luftstrommitte seitlich Abstand hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) derart angeordnet ist, daß sie den Brennstoff unter einem Winkel zum Luftstrom auf dessen Mitte zu leitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) mindestens eine geneigte, aktive, schwingende Fläche (48) aufweist, welche die Brennstoff-Aufnahmefläche bildet, die sich so zu dem Luftstrom hin erstreckt, daß das äußerste Ende der aktiven, schwingenden Fläche an einem Scheitel endet, der auf die Mitte des Luftstromes zu gerichtet ist, von dieser jedoch einen Abstand besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über der aktiven, schwingenden Fläche (48) eine Abschirmung montiert ist, welche den hierauf gerichteten Luftstrom ablenkt.