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DE3118422A1 - Fuel preparation device - Google Patents

Fuel preparation device

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Publication number
DE3118422A1
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DE
Germany
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fuel
heating
enrichment system
heating element
fuel enrichment
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DE19813118422
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German (de)
Inventor
Otto Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Schäfer
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

In a device for the preparation of fuel in internal combustion engines with a main fuel metering system and a fuel enrichment system, which can be switched on in certain operating states, especially in cold starting and during warm-up, and with an electrical heating device for heating up the fuel, it is proposed that the electrical heating device be designed only for heating up the fuel fed by way of the fuel enrichment system, in order thereby to obtain an efficient fuel preparation with the least possible expenditure of energy. The electrical heating device may at the same time be formed by a heating element arranged in the fuel line of the fuel enrichment system or by a heating element arranged immediately downstream of the outlet point of the fuel enrichment system. Whisker elements or PTC elements are preferably used as heating elements.

Description

Einrichtung zur Kraftstoffaufbereitung Device for fuel processing

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kraftstoffaufbereitung bei Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for fuel processing in internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Mit elektrischen Heizvorrichtungen ausgestattete Eraftstoffaufbereitungseinrichtungen sind allgemein bekannt. Bei diesen bekannten Einrichtungen wurde entweder eine Gemischheizung durchgeführt, indem an bestimmten Stellen des Saugrohres eine Heizvorrichtung zur Beheizung des durch das Saugrohr strömenden Eraftstoff-luft-Gemisches vorgesehen wurde. Da derartige Reizeinrichtungen Jedoch ein sehr großes Gasvolumen beheizen muBten, waren sie trotz erheblichen Energieverbrauches relativ unwirksam. Deshalb wurde auch schon vorgeschlagen, nicht das graftstoff-Luft-Gemisch, sondern nur den zugeführten Kraftstoff durch Beheizung zur Verdampfung zu bringen. Auch hier ist jedoch der Energieverbrauch noch relativ groB, weil dabei der gesamte, über das Eraftstoff-Zumeßsystem zugeführte Kraftstoff aufgeheizt wurde.Fuel treatment devices equipped with electric heating devices are well known. In these known devices, either a mixture heating was used carried out by a heating device for at certain points of the suction pipe Heating of the fuel-air mixture flowing through the intake manifold is provided became. However, since such stimulation devices heat a very large volume of gas had to, they were relatively ineffective despite considerable energy consumption. That's why it has already been suggested not the fuel-air mixture, but only the one to bring the supplied fuel to vaporize by heating. Here too is However, the energy consumption is still relatively large, because the entire Fuel supplied to the fuel metering system has been heated.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart zu schaffen, die mit relativ geringem Energieaufwand eine günstige und wirkungsvolle Aufbereitung des der Brennkraftmaschine zugeführten graftstoff-Luft-Gemisches durch elektrische Aufheizung des Kraftstoffes vor allem in besonders kritischen Betriebszuständen, insbesondere beim Kaltstart und während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine, erreicht.The object on which the invention is based is now to provide a To create equipment of the type specified in the preamble of the claim, those with a relatively low energy consumption cheap and effective Preparation of the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine electrical heating of the fuel, especially in particularly critical operating conditions, achieved in particular during a cold start and during the warm-up of the internal combustion engine.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Dadurch, daß erfindungsgemäß die elektrische Heivorrichtung nur zur Aufheizung des über das Eraftstoffanreicherungssystem zugeführten Kraftstoffes ausgebildet ist, wird eine Aufheizung nur der bei den besonderen Betriebszuständen zugeführten Kraftstoffanreicherungsmenge herbeigeführt. Gerade diese Eraftstoffanreicherungsmenge führte jedoch bei den herkömmlichen Kraftstoffzuführsystemen zu einer eine Kraftstoffkondensation begünstigenden Üb erfe ttung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit zu den durch die Eraftstoffkondensation verursachten ungünstigen Verbrennungsverläufen in den Brennräumen der Brennkraftmaschinen. Dadurch, daß die Aufheizung des Kraftstoffes nunmehr nur auf diese Anreicherungsmenge konzentriert ist, die gegenüber der Hauptkraft s toffmenge relativ klein ist, wird nur eine relativ geringe Energiemenge benötigt, um eine vollständige Verdampfung dieser Anreicherungsmenge zu erreichen.The solution to this problem takes place through the characteristic features of claim 1. The fact that according to the invention the electrical heating device only for heating the fuel supplied via the fuel enrichment system is formed, a heating is only in the special operating conditions supplied fuel enrichment amount brought about. Just this amount of fuel enrichment however, resulted in fuel condensation in the conventional fuel supply systems favorable overfeeding of the fuel-air mixture and thus to the through the fuel condensation caused unfavorable combustion processes in the Combustion chambers of the internal combustion engines. In that the heating of the fuel is now concentrated only on this amount of enrichment, which is opposite to the main force the amount of substance is relatively small, only a relatively small amount of energy is required to achieve complete evaporation of this accumulation amount.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.Appropriate refinements of the invention result from the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Längsschnittes durch einen Gleichdruckvergaser gezeigt. Dabei ist mit 1 das horizontal in Pfeilrichtung durchströmte Saugrohr bezeichnet, das an einer Querschnittsverengung eine Rauptkraftstoffaustrittsöffnung 2 aufweist. Diese Austrittsöffnung 2 weist einen veränderlichen Querschnitt auf, indem eine in der Höhe veränderbare Düsennadel 3 mit veränderlichem Querschnitt gegenüber einer am Ende eines mit einer Schwimmerkammer .6 verbundenen Eraftstofförderungsrohrangebrachten Auslaufdüse verstellt wird. Die Verstellung der Düsennadel 3 wird durch einen Kolben 4 bewirkt, der unter dem Einfluß des im Trichterquerschnitt 7 herrschenden Unterdruckes und hier nicht weiter gezeigter Federn steht und der den Druck in dem Trichterouerschnitt im wesentlichen auf konstanter Höhe hält. Die Punktion solcher Gleichdruckvergaser ist im übrigen bekannt und zeichnet sich dadurch aus, daß von der Leerlaufüber die Teillast bis zur Vollastmenge der Kraftstoff über ein einziges Misensystem 2 dem Saugrohr zugeführt wird. Für besondere Betriebszustände, nämlich für den Kaltstart und den Warmlauf sowie für Beschleunigungen, ist ein Anreicherungssystem vorgesehen, das über eine Kraftstoffleitung 9 versorgt wird. Für die Kaltstart-und Warmlaufanreicherung weist dieses Anreicheringssystem eine gegenüber einer Diisenöffnung 10 verstellbare Nadeldüse 11 auf, die die Zuführungsleitung 9 mit einer Kraftstoffleitung 12 verbindet. In dieser Kraftstoffleitung 12 ist eine Heizvorrichtung 13 angeordnet, die beispielsweise aus einem Whisker-Element oder einem an sich bekannten PTC-Element besteht und den durch die Leitung 12 geförderten Kraftstoff bis zur Verdampfung aufheizt. Der verdampfte Kraftstoff tritt dann an einer Austrittsöffnung 14 vor der Drosseklappe 8 aus und/oder wird über eine die Drosselklappe 8 umgehende Bypaßleitung 15 zu einer hinter der Drosselklappe angeordneten Austrittsöffnung 16 geleitet.In the drawing, an embodiment of the invention is based on a schematic longitudinal section through a constant pressure carburetor. Included is denoted by 1, the suction pipe flowed through horizontally in the direction of the arrow, the has a main fuel outlet opening 2 at a cross-sectional constriction. This outlet opening 2 has a variable cross section by a height-adjustable nozzle needle 3 with a variable cross-section compared to a at the end of a fuel delivery pipe connected to a float chamber .6 The outlet nozzle is adjusted. The nozzle needle 3 is adjusted by a piston 4 causes the under pressure prevailing in the funnel cross section 7 under the influence and springs not shown here and the den Pressure in keeps the funnel cut at a substantially constant height. Puncture such Constant pressure carburetor is also known and is characterized in that of the idling over the partial load up to the full load amount of the fuel over a single Misystem 2 is fed to the suction pipe. For special operating conditions, namely for the cold start and the warm-up as well as for acceleration, is an enrichment system provided, which is supplied via a fuel line 9. For cold start and This enrichment ring system has a warm-up enrichment compared to a nozzle opening 10 adjustable needle nozzle 11 that connects the feed line 9 with a fuel line 12 connects. A heating device 13 is arranged in this fuel line 12, for example, from a whisker element or a PTC element known per se and the fuel delivered through line 12 until it evaporates heats up. The evaporated fuel then emerges at an outlet opening 14 the throttle valve 8 and / or is via a bypass line bypassing the throttle valve 8 15 routed to an outlet opening 16 arranged behind the throttle valve.

Die Beschleunigungsanreicherungsmenge wird von einer Beschleunigungapumpe 18 über eine Kraftstoffleitung 17 zu einer Einspritzdüse 19 gefördert, aus der der zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine dienende zusätzliche Kraftstoff in das Saugrohr austritt. Um die von der Beschleunigungspumpe 18 geförderte Kraftstoffmenge auf zu heizen, ist ein elektrisch beheizbares Whisker- oder PTC-Element 20 an dem im Spritzbereich der Einspritzdüse 19 liegenden Wandbereich des Saugrohres vorgesehen, um hier'den abgespritzen Kraftstoff zu verdampfen. Es wäre Jedoch grundsätzlich auch möglich, ein dem Element 13 entsprechendes Heizelement in der Kraftstoffleitung 17 anzuordnen.The acceleration enrichment amount is provided by an acceleration pump 18 conveyed via a fuel line 17 to an injection nozzle 19, from which the to accelerate the internal combustion engine serving additional fuel in the Suction pipe exits. To the amount of fuel delivered by the acceleration pump 18 to heat up, is an electrically heatable whisker or PTC element 20 on the provided in the spray area of the injection nozzle 19 lying wall area of the suction pipe, to evaporate the fuel that has been sprayed off here. However, it would be fundamental also possible, a heating element corresponding to element 13 in the fuel line 17 to be arranged.

Anstelle des Heizelementes 13 oder zusätzlich könnte auch an der Wand des Saugrohres 1 im Bereich der Austrittsöffnung 14 des Kaltstart-und Warmlaufanreicherungssystems ein in der Zeichnung mit 22 bezeichnetes Heizelement angeordnet sein, das dann den aus der Austrittsöffnung 14 austretenden Kraftstoff erwärmt.Instead of the heating element 13 or in addition, it could also be on the wall of the intake manifold 1 in the area of the outlet opening 14 of the cold start and warm-up enrichment system a designated in the drawing with 22 heating element may be arranged, which then the from the outlet opening 14 exiting fuel is heated.

Weiter-ist in der Zeichnung mit 21 ein auf der Drosselklappe 8 angebrachtes Heizelement angedeutet', das' bei kleinen Anstellwinkeln der Drosselklappe 8, das heißt also im Leerlauf und im unteren Teillastbereioh der Brennkraftmaschine, zugeschaltet sein kann und dann eine intensive Beheizung des in diesen Betriebs zuständen mit der Luft an der Drosselklappe vorbeigeführten Kraftstoff bewirkt. Bei größeren Drosseiklappenwinkeln wurde die ses Heielement dann abgeschaltet werden.Also in the drawing with 21 is a mounted on the throttle valve 8 Heating element indicated 'that' at small angles of attack of the throttle valve 8, the means that the internal combustion engine is switched on when idling and in the lower partial load range can be and then an intensive heating of the conditions in these operating conditions the air causes fuel to bypass the throttle valve. With larger throttle valve angles this heating element would then be switched off.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Verwendung elektrisch beheizbarer Whisker bringt eine günstige Erwärmung des Kraftitoffes infolge der bei diesen Elementen im Verhältnis zum Bauvolumen sehr großen wärmetauschenden Oberfläche. Die Beheizung der Whisker könnte gleichzeitig mit der Betätigung der Starteinrichtung gekoppelt sein.The use proposed by the invention electrically heatable Whisker brings a favorable heating of the fuel as a result of these elements Very large heat-exchanging surface in relation to the building volume. The heating the whisker could be coupled simultaneously with the actuation of the starting device be.

Anstelle von Whisker-Elementen könnten auch an sich bekannte PTC-Heizelemente verwendet werden, die entweder selbst einen Kanalquerschnitt bilden (ringförmige Elemente) oder aber Kanäle oder Kraftstoffleitungen intensiv beheizen. Die Anordnung dieser Elemente soli dabei 80 gewählt werden, daß zwar der Kraftstoff verdampft, das Verbrennungsgemisch und'dabei im wesentlichen die Verbrennungsluft zwecks Minimierung des elektrischen Energieaufwandes nicht erwärmt wird.Instead of whisker elements, PTC heating elements known per se could also be used can be used that either form a channel cross-section themselves (ring-shaped Elements) or intensively heat ducts or fuel lines. The order of these elements should be chosen so that although the fuel evaporates, the combustion mixture and essentially the combustion air for the purpose of minimization the electrical energy consumption is not heated.

Die Anpassung und Abstimmung der elektrisch zugeführten Energie ermöglichen dann eine vollständige Verdampfung der flüssigen Anteile der Gemischanreicherung. Da im wesentlichen nur Zusatzkraftstoffmengen, das heißt also die Anreicherungsmengen für den Kaltstart, den Warmlauf und die Beschleunigung, zur Verdampfung gebracht werden, bleibt die benötigte elektrische Energie sehr gering.Allow the adjustment and coordination of the electrically supplied energy then a complete evaporation of the liquid components of the mixture enrichment. Since essentially only additional fuel quantities, i.e. the enrichment quantities for the cold start, the warm-up and the acceleration, brought to evaporation the required electrical energy remains very low.

Die Erfindung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel anhand eines Gleichdruckvergasers beschrieben. Jedoch ist es selbstverständlich, daß die Erfindung immer dann anwendbar ist, wenn ein von dem Rauptzumeßsystem getrenntes Kraftstoffanreicherungssystem für besondere Betriebszustände, wie beispielsweise den Kaltstart und Warmlauf sowie für die Beschleunigung der Brennkraftmaschine,vorgesehen sind.The invention is based on the illustrated embodiment a constant pressure carburetor described. However, it goes without saying that the Invention is always applicable when a separate from the main metering system Fuel enrichment system for special operating conditions, such as the cold start and warm-up as well as for the acceleration of the internal combustion engine are.

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Claims (6)

-A-N s W Einrichtung zur Kraftstoffaufbereitung bei Brennkraftmaschinen mit einem Hauptkraftstoffzumeßsystem und einem in besonderen Betriebszuständen, insbesondere beim Kaltstart und während des Warmlaufs, zuschaltbaren Kraftstoffanreicherungssystem, sowie mit einer elektrischen Heizvorrichtung zur Aufheizung des Eraftstoffes, dadurch gekennzeichnet, daB die elektrische Heizvorrichtung (13, 20, 21) zur Aufheizung nur des über das Kraftstoffanreicherungssystem (9 - 12; 17 - 19) zugeführten Kraftatoffes ausgebildet ist. -A-N s W Device for fuel preparation in internal combustion engines with a main fuel metering system and one in special operating conditions, especially during a cold start and during warm-up, switchable fuel enrichment system, as well as with an electric heater for heating the fuel, thereby characterized that the electrical heating device (13, 20, 21) for heating only the fuel supplied via the fuel enrichment system (9 - 12; 17 - 19) is trained. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Reizvorrichtung aus einem in einer Kraftstoff führenden Leitung (12) des Kraftstoffanreicherungssystems (10, ii) angeordneten Heizelement (13) gebildet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the electrical Stimulus device from a line (12) of the fuel enrichment system leading in a fuel (10, ii) arranged heating element (13) is formed. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung aus einem an dem Saugrohr (1) unmittelbar hinter der Austrittsstelle (14) des Kraftstoffanreicherungssystems (9 - 12) angeordneten Heizelement (22) besteht. 3. Device according to claim 1, characterized in that the electrical Heating device from one on the suction pipe (1) immediately behind the exit point (14) of the fuel enrichment system (9-12) arranged heating element (22). 4. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffanreicherungs system eine den Kraftstoff in das Saugrohr einspritzende Mise enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung aus einem im Spritzbereich der Einspritzdüse (19) des Eraftstoffanreicherungssystems (17, 18) vorgesehenen Heizelement (20) besteht. 4. The device of claim 1, wherein the fuel enrichment system that injects the fuel into the intake manifold Mise contains characterized in that the heating device consists of one in the spray area of the injection nozzle (19) of the fuel enrichment system (17, 18) provided heating element (20). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heielement (13, 20, 21, 22) aus einem Whisker-Element besteht.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the heating element (13, 20, 21, 22) consists of a whisker element. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (13, 20, 21, 22) aus einem PTC-Element besteht.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the heating element (13, 20, 21, 22) consists of a PTC element.
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