DE3017591A1

DE3017591A1 - Einspritzventil fuer kraftstoff bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3017591A1
Application number: DE19803017591
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr.-Ing. 7067 Plüderhausen Abthoff; Dag Harald Dipl.-Ing. 7054 Korb Hüttebräucker; Hans-Dieter Dipl.-Ing. 7060 Schorndorf Schuster; Wolfgang Dr.-Phys. 7300 Esslingen Strauss
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-05-08
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1981-11-12

Description

Einspritzventil für Kraftstoff
bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen nach dem Oberbetriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE-OS 26 46 069 als bekannt hervorgeht.
Brennkraftmaschinen, die mit Alkoholen betrieben werden, zeigen deutliche Kaltstartschwierigkeiten auf. Die Ursachen hierfür liegen im Zusammenwirken von geringem Dampfdruck und hoher-Verdampfungswärme, die sich bei Alkoholen wesentlich von den Kenngrößen der heutigen Benzine unterscheiden. Da Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen jedoch nach den Eigenschaften der heutigen Benzine konzipiert sind, ist ein Kaltstart mit Alkoholen unterhalb einer Temperatur von OOC ...100 (bauartabhängig) ohne zusätzliche Maßnahmen an der Brennkraftmaschine nicht möglich. Auch in der Nachstartphase verhalten sich Alkohole schlechter als heutiges Benzin.
Es sind Lösungsvorschläge bekanntgeworden, wie z.B. Zusetzen von leicht siedenden Verbindungen (Additivierung).
Diese haben jedoch im allgemeinen nur geringe Klopffestigkeit, so daß dadurch eine der wesentlichen Eigenschaften der Alkohole, nämlich die hohe Klopffestigkeit, aufgehoben wird. Zum anderen können die leicht siedenden Bestandteile im praktischen Betrieb bei höheren Kraftstofftemperaturen ausdampfen, so daß die dadurch bewirkte Startfreudigkeit verlorengeht.
Es ist ferner bekannt, die Verbrennungsluft durch eine Flammstartanlage oder durch eine elektrische Beheizung vorzuwärmen. Eine Flammstartanlage ist konstruktiv sehr aufwendig und teuer, in diesem Falle muß der Heizstrom parallel zum Anlaßvorgang aufgebracht werden, wodurch die Batterie stark belastet wird.
Des weiteren ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Einrichtung zum Vorwärmen des Kraftstoffes bekannt (DE-OS 26 46 069), wobei die Einrichtung zur Vorwärmung des Kraftstoffes aus einer elektrisch beheizbaren Heizdrahtwendel besteht, die in einem geschlossenen Isoliermantel um den Ventilkörper des Einspritzventiles herum angeordnet ist.
Nachteilig an dieser Anordnung ist die komplizierte und aufwendige elektrische Zugänglichkeit und daß keine Austauschbarkeit der Heizdrahtwendel gegeben ist.
Darüber hinaus ist eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung bekannt (DE-OS 27 50 080), die ein an dem einen Ende mit dem Saugsystem der Brennkraftmaschine verbundenes Rohr vorsieht, an deren anderem Ende die Einspritzdüse koaxial zur Rohrachse angebracht ist, wobei der Mantel des Rohres elektrisch beheizbar ist.
Da ein großer Teil der Wärme (bis zu 30%) hierbei an das Saugrohr abgegeben wird, ist der Energieaufwand unverhältnismäßig hoch. Darüber hinaus sind bauliche Änderungen an der Brennkraftmaschine unvermeidbar.
Eine weitere, durch die GB-PS 682 496 bekannte Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine, ist mit einem elektrisch beheizten Autoklaven ausgestattet. Durch einen schmalen konisch ausgebildeten Ringspalt hindurch wird der aufgeheizte Kraftstoff in eine am Kolben dafür vorgesehene Ausnehmung zerstäubt. Auch bei dieser Anordnung sind bauliche Maßnahmen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Heizungsanordnung so zu gestalten, daß diese ohne Änderung an bestehenden Einspritzventilen und Brennkraftmaschinen einbaubar und austauschbar ist und daß die Widerstandsheizung elektrisch gut zugänglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch kann eine serienmäßig hergestellte Brennkraftmaschine ohne Umbau oder Sonderkonstruktion durch einfaches Aufschieben der rohrförmigen Heizpatrone auf bestehende Einspritzventile und entsprechendem Anschluß an die Batterie für den Kaltstart einer mit Alkohol als Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine umgerüstet werden.
Ferner kann der Werkstoff des Heizdrahtes derHeizpatrone für die Heizwendel einen positiven Temperaturkoiffizienten für die Widerstandsänderung aufweisen. Dadurch wird auf der Außenseite der Einspritzdüse ein konstantes Temperaturniveau von etwa 1000C - 3000C erzeugt und vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine der Kraftstoff über die Siedetemperatur - bezogen auf den Atmosphärendruck - aufgeheizt. Aufgrund des besonderen Widerstandsmaterials wird eine Überheizung des Kraftstoffes und ein Durchbrennen der Heizpatrone wirksam vermieden.
Anstelle der rohrförmigen elektrisch beheizten Heizpatronen kann auch ein entsprechend geformtes an sich bekanntes Wärmerohr zur Kraftstoffaufheizung verwendet werden, das.
auch diese Vorteile hat.
Durch die beschriebene Heizung senkt sich gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission beim Kaltstart. Außerdem kann sich bei mit Alkohol betriebenen Brennkraftmaschinen die Bildung von Dampfblasen nicht so gravierend auswirken, weil hier ein relativ hochsiedender Kraftstoff vorliegt.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Fig. zeigt einen Ausschnitt aus einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil und mit einer Heizpatrone gemäß der Erfindung.
Im Zylinderkopfdeckel 1 einer Brennkraftmaschine ist ein Einspritzventil 2 befestigt, welches in einem außerhalb des Einspritzbereiches liegenden Bereich des Ventilgehäuses 3 eine übergeschobene separate rohrförmige Heizpatrone 4 aufweist. Die Heizpatrone 4 ist als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt und besteht aus einer Heizwendel 5, deren Heizdraht einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, d.h., daß die Heizwendel selbs-tregelnd ist, derart, daß bei zunehmender Temperatur der Widerstand im Heizdraht ebenfalls zunimmt. Dadurch kann eine Überhitzung des Einspritzventiles verhindert werden. Um einen Wärmeabfluß nach außen zu vermeiden, ist die Heizwendel 5 von einem Mantel 6 aus wärmedämmenden Material umgeben.
Das Anheizen erfolgt vor dem Start, indem ein Schalter 7 einer von der Heizwendel 5 zu einer Batterie 8 und zurück führenden Leitung 9 geschlossen wird. Während des Startens kann die Widerstandsheizung abgestellt werden, so daß die Batterie 8 nur die Anlasserleistung aufbringen muß. Da in folge des wärmeisolierenden Mantels 6-nur wenig Wärme verlorengeht, ist der Gesamtaufwand an Strom kleiner als bei einer elektrischen Luftvorwärmung. Das mit aufgeheiztem Kraftstoff bzw. Kraftstoffdampf gebildete Gemisch ist beim Kaltstart wesentlich leichter zu entzünden. Dadurch wird die untere Startgrenze der Brennkraftmaschine bei niedrigen Temperaturen deutlich abgesenkt.
Nach dem erfolgten Kaltstart kann die Heizpat-rone 4 wieder eingeschaltet werden, so daß auch in der Nachstartphase eine Verbesserung des Fahrverhaltens der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Claims

Ansprüche Einspritzventil für Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen, mit einem vom Kraftstoff durchflossenen Ventilgehäuse sowie einer der Wärmezufuhr während des Startens und der Warmlaufphase dienenden elektrischen in Form einer separaten ring- oder rohrförmigen Heizpatrone ausgebildeten Widerstandsheizung, die außerhalb des Einspritzraumes wärmeleitend mit dem Ventilgehäuse gekop pelt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Heizpatrone (4) auswechselbar mit einem leichten Preßsitz auf das Ventilgehäuse (3) aufgeschoben ist.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Werkstoff des Heizdrahtes für die Heizwendel (5) einen positiven Temperaturkoeffizienten für die Widerstandsänderung aufweist.