DE2843534A1

DE2843534A1 - IC engine fuel injection valve outlet channel - contains fuel heating element of ceramic semiconductor material in insulated housing

Info

Publication number: DE2843534A1
Application number: DE19782843534
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Ando; Mikio Minoura; Katsuhiko Motosugi; Setsuro Sekiya; Masaharu Sumiyoshi; Yuzo Takeuchi; Junzo Uozumi
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2843534C2; JPS5453714A; CA1085248A

Abstract

The i/c engine fuel delivery system involves a supply source feeding under pressure. An injection valve directs fuel into the suction inlet of the engine, a pipe connecting supply source is fitted to injection valve, and a control in the pipe regulates the amount of fuel delivered. The injection valve (3) is connected to its outlet aperture (12) via a channel (11) in which a heating element (6) is fitted to warm the fuel passing through the channel. This heating element (6) is made from ceramic semiconductor material with positive temperature coefficients of the resistance. It is fitted to the inner wall of the channel (11) by means of a housing (7) made of insulating material.

Description

Kraftstoffliefereinrichtung für eine Brennkraftmaschine Fuel delivery device for an internal combustion engine

Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffliefereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, und zwar insbesondere auf eine Kraftstoffliefereinrichtung mit Kraftstoffeinspritzung. Description The invention relates to a fuel delivery device for an internal combustion engine, in particular a fuel delivery device with fuel injection.

Bisher sind die Kraftstoffliefereinrichtungen von Otto-Brennkraftmaschinen aus Gründen der Einfachheit und der geringen Kosten überwiegend mit Vergasern ausgerüstet gewesen. Kraftstoffliefereinrichtungen mit Kraftstoffeinspritzung sind kompliziert und kostspielig im Vergleich zu Vergaser-Kraftstoffliefereinrichtungen. Kraftstoffliefereinrichtungen mit Kraftstoffeinspritzung können jedoch genau das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches steuern, und solche Kraftstoffliefereinrichtungen werden zunehmend bei Otto-Brennkraftmaschinen benutzt wegen der Vorschriften zur Abgasreinhaltung. Ein Nachteil der Kraftstoffliefereinrichtungen mit Kraftstoffeinspritzung besteht darin, daß die von einem Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffteilchen eine Teilchengröße von meh-r als 150 p haben, was bedeutet, daß der Kraftstoff in der Saugleitung nicht ausreichend zerstäubt ist. Dies führt im Vergleich zu einer Vergaser-Kraftstoffliefereinrichtung zu einem erhöhten Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas. Es ist bekannt, daß eine solche unzureichende Zerstäubung des Kraftstoffes auch das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine ungünstig beeinflußt.So far, the fuel delivery devices are from Otto internal combustion engines for the sake of simplicity and low cost, mainly equipped with carburettors been. Fuel injected fuel delivery systems are complicated and costly compared to carburetor fuel supplies. Fuel delivery facilities however, with fuel injection it can accurately control the air-fuel ratio of the the internal combustion engine supplied air-fuel mixture control, and such Fuel delivery devices are increasingly being used in gasoline internal combustion engines because of the regulations on emission control. A disadvantage of the fuel delivery facilities with fuel injection in that that of an injector injected fuel particles have a particle size of more than 150 p, which means that the fuel in the suction line is not atomizing sufficiently is. This results in a when compared to a carburetor fuel delivery device increased content of unburned hydrocarbons in the exhaust gas. It is known that Such inadequate atomization of the fuel also affects the operating behavior the internal combustion engine adversely affected.

Um die Zerstäubung zu verbessern, sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. Zu diesen Maßnahmen gehört, durch Erhöhung des Gegendruckes bzw. Ventilöffnungsdruckes des Einspritzventiles den Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit einzuspritzen, die Kraftstoffdichte beim Einspritzen durch Vergrößerung des Spritzwinkels des Einspritzventiles einzustellen, den Kraftstoff durch Hinzumischen von Luft zum aus dem Einspritzventil ausgespritzten Kraftstoff stärker zu zerstäuben usw.. Der ersten Möglichkeit sind jedoch Grenzen im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit und die Kosten der Kraftstoffpumpe, das von der Kraftstoffpumpe erzeugte Geräusch, Kraftstoffleckage aus den Verbindungsleitungen und verschiedene andere Schwierigkeiten gesetzt. Aus diesen Gründen liegt der Ventilöffnungsdruck bei den gegenwärtig benutzten Ein-2 spritzventilen im Bereich von 2 bis 5 kp/cm , was offensichtlich unzureichend für die gewünschte Zerstäubung des Kraftstoffes ist. Die zweite Möglichkeit ist auch nur begrenzt realisierbar, da durch die Richtung und die Reichweite der Einspritzung und ähnliche Auslegungsfaktoren Grenzen gesetzt sind, so daß diese zweite Möglichkeit praktisch nicht angewendet wird, wofür auch maßgebend ist, daß die zweite Möglichkeit zu wesentlich schlechterer Zerstäubung als der erstgenannte Vorschlag führt. Schließlich erfordert die dritte Möglichkeit zusätzliche Bauteile wie beispielsweise eine Luftpumpe und zugehörige Teile. Allerdings kann alternativ zu einer Luftpumpe der Unterdruck in der Saugleitung zur Einspeisung von Luft in den einzuspritzenden Kraftstoff benutzt werden. In diesem Fall kann jedoch die zur Zerstäubung benötigte Lufteinspeisung nicht während des gesamten Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine sichergestellt werden. Ferner kann es bei der dritten Möglichkeit erforderlich sein, zusätzlich eine Einrichtung vorzusehen, die die durch die zur Zerstäubung eingeleitete Luft hervorgerufene Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vom vorgegebenen Wert kompensiert.Various measures have already been taken to improve atomization has been proposed. These measures include increasing the counter pressure or valve opening pressure of the injection valve feeds the fuel at high speed injected, the fuel density when injecting by increasing the spray angle of the injection valve to adjust the fuel by adding air to the to atomize more fuel ejected from the injector, etc. The However, the first possibility are limits in terms of performance and the cost of the fuel pump, the noise made by the fuel pump, fuel leakage set off the interconnections and various other difficulties. the end for these reasons, the valve opening pressure is in the currently used in-2s spray valves in the range of 2 to 5 kp / cm, which is obviously insufficient for is the desired atomization of the fuel. The second option is also Can only be implemented to a limited extent due to the direction and range of the injection and similar design factors are limited, so this second possibility is practically not applied, for which it is also decisive that the second possibility leads to much poorer atomization than the first proposal. In the end The third option requires additional components such as an air pump and related parts. However, an alternative to a Air pump the negative pressure in the suction line for feeding air into the one to be injected Fuel can be used. In this case, however, the atomization required Air supply not during the entire operating range of the internal combustion engine be ensured. Furthermore, with the third option, it may be necessary In addition, a device is to be provided that allows the atomization initiated by the Air-induced deviation of the air-fuel ratio from the specified Value compensated.

Ein bekanntes Verfahren zur Förderung der Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffes besteht darin, die Temperatur des Kraftstoffes zu erhöhen. Ein typisches Beispiel für die Durchführung des Verfahrens besteht darin, das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Saugleitung unter Ausnutzung der Temperatur des Abgases zu erwärmen. Ferner ist vorgeschlagen worden, den Kraftstoff mittels einer Heizeinrichtung, die in einer Lieferleitung des Kraftstoffes angeordnet ist, zu erwärmen, bevor er eingespritzt wird, um den Kraftstoff auf diese Weise in einen für die Zerstäubung günstigeren Zustand zu bringen. Das erstgenannte Verfahren kann jedoch bei einer Kraftstoffliefereinrichtung mit Kraftstoffeinspritzung allein nicht die gewünschte Zerstäubung bewirken. Außerdem ist dieses Verfahren wirkungslos beim Anlassen der Brennkraftmaschine und während des unmittelbar darauf folgenden Zeitraumes. Das Vorwärmen des Kraftstoffes führt zwangsläufig in Abhängigkeit von den Temperaturänderungen des durch die Lieferleitung strömenden Kraftstoffes zu Änderungen der Fließfähigkeit, was Fehler bei der Dosierung der Kraftstoffmenge zur Folge hat, so daß schließlich die Genauigkeit der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch die-Rraftstoffeinspritzanlage schlechter wird.A well known method of promoting atomization and evaporation of the fuel consists in raising the temperature of the fuel. A A typical example of the implementation of the method is the air-fuel mixture to be heated in the suction line using the temperature of the exhaust gas. Further has been proposed, the fuel by means of a heating device in a Delivery line of the fuel is arranged to be heated before it is injected is to the fuel in this way in a more favorable for the atomization Bring state. However, the former method can be applied to a fuel delivery facility fuel injection alone does not produce the desired atomization. aside from that this method is ineffective when starting the internal combustion engine and during of the immediately following period. The preheating of the fuel leads inevitably depending on the temperature changes caused by the supply line flowing fuel causes changes in fluidity, causing metering errors the amount of fuel, so ultimately the accuracy of the control of the air-fuel ratio by the fuel injection system is worse will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffliefereinrichtung mit Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die für verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffes sorgt, möglichst einfachen Aufbau hat und die dosierte Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes nicht beeinflußt.The invention is based on the object of a fuel delivery device with fuel injection for an internal combustion engine to accomplish, which ensures improved atomization of the fuel, the simplest possible construction and does not affect the metered amount of fuel to be injected.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffliefereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff unter Druck liefernden Kraftstoffquelle, einem Einspritzventil, mittels dessen in eine Saugleitung der Brennkraftmaschine durch eine in die Saugleitung mündende Austrittsöffnung Kraftstoff eingespritzt wird, einer die Kraftstoffquelle mit dem Einspritzventil verbindenden Leitung und einer in der Leitung angeordneten Dosiereinrichtung, die den von der Kraftstoffquelle zum Einspritzventil gelieferten Kraftstoff dosiert, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einspritzventil mit der Austrittsöffnung durch einen Austrittskanal verbunden ist und daß im Austrittskanal ein Heizelement angeordnet ist, das den durch den Austrittskanal strömenden Kraftstoff erwärmt.This task is performed in a fuel delivery device for a Internal combustion engine with a fuel source delivering fuel under pressure, an injection valve, by means of which in an intake line of the internal combustion engine fuel is injected through an outlet opening opening into the suction line is, a line connecting the fuel source to the injection valve and a metering device arranged in the line, the metering device from the fuel source metered fuel delivered to the injection valve, solved according to the invention by that the injection valve is connected to the outlet opening through an outlet channel is and that a heating element is arranged in the outlet channel, which is through the Outlet channel flowing fuel is heated.

Mittels der erfindungsgemäßen Kraftstoffliefereinrichtung wird der Kraftstoff erwärmt, nachdem er dosiert worden ist, so daß durch die Erwärmung des Kraftstoffes die dosierte bzw. abgegebene Kraftstoffmenge nicht beeinflußt wird. Vorzugsweise dient als Heizelement ein keramisches Element aus Halbleitermaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes. Da bei einem solchen keramischen Halbleiter-Heizelement die Wärmeerzeugung aufgrund eines starken Anstiegs des Widerstandes abnimmt, wenn die Temperatur des auf das Heizelement auftreffenden Kraftstoffes einen kritischen Temperaturwert, der charakteristisch für das Heizelement ist, übersteigt, ist es möglich, die Temperatur des Heizelementes allein durch das Heizelement selbst im wesentlichen konstant zu halten, ohne daß eine zusätzliche Steuerschaltung, beispielsweise eine Rückführungsregelung, notwendig ist. Das Heizelement und die zugehörigen Bauelemente können daher auf sehr einfache Weise ausgeführt werden.By means of the fuel delivery device according to the invention, the Fuel is heated after it has been dosed, so that by heating the Fuel, the metered or dispensed amount of fuel is not influenced. A ceramic element made of semiconductor material is preferably used as the heating element with a positive temperature coefficient of resistance. Since with such a ceramic semiconductor heating element heat generation due to a sharp increase the resistance decreases as the temperature of the element impinging on the heating element Fuel has a critical temperature value that is characteristic of the heating element is, it is possible to control the temperature of the heating element by the To keep heating element itself essentially constant without the need for an additional Control circuit, for example a feedback control, is necessary. The heating element and the associated components can therefore be very simple way are executed.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features and advantages of the invention emerge from the patent claims and the following description of exemplary embodiments with reference to FIG the painting.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische, ausschnittsweise Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffliefereinrichtung; Figur 2 ein Diagramm, das den Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur eines keramischen Halbleiterelementes wiedergibt, das als Heizelement der Kraftstoffliefereinrichtung dient; Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und Figur 4 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 3.The figures show: FIG. 1 a schematic, partial sectional illustration a first embodiment of the fuel delivery device according to the invention; Figure 2 is a diagram showing the resistance as a function of the temperature of a reproduces ceramic semiconductor element as the heating element of the fuel delivery device serves; FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment the invention; and FIG. 4 shows a modification of the embodiment according to FIG. 3.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffliefereinrichtung für eine Brennkraftmaschine.Figure 1 shows a first embodiment of a fuel delivery device according to the invention for an internal combustion engine.

Bei der dargestellten Kraftstoffliefereinrichtung handelt es sich um eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, die mit Kraftstoffeinspritzung arbeitet und bei der mittels einer Einspritzvorrichtung Kraftstoff in den Einlaß eines jeden Zylinders der Brennkraftmaschine in einer durch eine Rechenanlage bestimmten Menge eingespritzt wird. Eine solche Kraftstoffliefereinrichtung ist bekannt.The fuel delivery device shown is an electronically controlled device that works with fuel injection and in which, by means of an injector, fuel is injected into the inlet of each Cylinder of the internal combustion engine in an amount determined by a computer system is injected. Such a fuel delivery device is known.

In Figur 1 ist ausschnittsweise ein Zylinderkopf 1 dargestellt, in dem ein Einlaß 2 sowie eine geneigte Bohrung 4 ausgebildet sind, die im oberen Bereich des Einlasses mit diesem in Verbindung steht. In die obere Hälfte der geneigten Bohrung 4 ist eine Halterung 5 aus isolierendem Material fest eingepaßt. In der Halterung 5 ist eine Einspritzvorrichtung 3 so befestigt, daß deren Spritzöffnung zum Einlaß 2 gerichtet ist. Ferner ist in den (in Figur 1) unteren Abschnitt der geneigten Bohrung 4 eine Hülse 7 eingepaßt, auf der die Halterung 5 aufsitzt. Die Hülse 7 besteht aus thermisch und elektrisch isolierendem Ma-Material, und in die Hülse 7 ist ein Heizelement 6 fest eingesetzt, das aus keramischem Halbleitermaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten besteht. Am einen Ende des Heizelementes 6 ist eine positive Elektrode 8 angebracht, die über einen in die Halterung 5 eingebetteten Leiter 9 mit Heizstrom gespeist wird. Am anderen Ende des Heizelementes 6 ist eine negative Elektrode 10 angebracht, die mit dem Zylinderkopf 1 durch die Hülse 7 hindurch verbunden und auf diese Weise geerdet ist. Die Innenwand des Heizelementes 6 begrenzt einen Austrittskanal 11, der die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes hat und dessen unten (in Figur 1) befindliche Öffnung eine Austrittsöffnung 12 für Kraftstoff darstellt.In Figure 1, a section of a cylinder head 1 is shown, in which an inlet 2 and an inclined bore 4 are formed in the upper area of the inlet is in communication with this. In the upper half of the inclined Bore 4 is a holder 5 of insulating material firmly fitted. In the Bracket 5 is an injection device 3 attached so that its injection opening is directed to inlet 2. Furthermore, in the (in Figure 1) lower section of the inclined bore 4 fitted a sleeve 7 on which the holder 5 rests. the Sleeve 7 is made of thermally and electrically insulating Ma material, and in the Sleeve 7 is a heating element 6 firmly inserted, which is made of ceramic semiconductor material with a positive temperature coefficient. At one end of the heating element 6 a positive electrode 8 is attached, which is embedded in the holder 5 via a Head 9 is fed with heating current. At the other end of the heating element 6 is a negative electrode 10 attached to the cylinder head 1 through the sleeve 7 therethrough connected and grounded in this way. The inner wall of the heating element 6 is limited an outlet duct 11 which has the shape of an inverted truncated cone and its opening located at the bottom (in FIG. 1) represents an outlet opening 12 for fuel.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung arbeitet in folgender Weise. Gleichzeitig mit dem Anlassen der Brennkraftmaschine wird das Heizelement 6 mit Heizstrom versorgt und dadurch in der Regel auf einer hohen Temperatur im Bereich von 150 bis 2000 C gehalten. Aus einem nicht dargestellten Einspritzventil, das sich im vorderen Ende der Einspritzvorrichtung 3 befindet, wird Kraftstoff mit dosierter Menge divergierend in den im Heizelement 6 ausgebildeten Austrittskanal 11 gespritzt, wobei der Strahlwinkel derart ist, daß der eingespritzte Kraftstoff auf die konische Innenwand des Heizelementes 6 trifft, wonach der Kraftstoff durch die Austrittsöffnung 12 in den Einlaß 2 gelangt. Auf diese Weise wird der Kraftstoff erwärmt und zerstäubt in den Einlaß 2 geliefert, so daß sich ein Kraftstoff -Luft-Gemisch ergibt, das dann durch ein Einlaßventil 13 während des Saugtaktes der Brennkraftmaschine in einen Brennraum 14 eingeleitet wird. Es ist erkennbar, daß diese Erwärmung und Zerstäubung des Kraftstoffes durch das Heizelement 6 das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert und die Reinhaltung der Abgase erleichtert. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Erwärmung des Kraftstoffes nach der Dosierung erfolgt, so daß durch die Erwärmung keine Fehler bei der Dosierung des Kraftstoffes hervorgerufen werden.The device described above operates in the following manner. At the same time as the internal combustion engine is started, the heating element 6 is activated Heating current is supplied and therefore usually at a high temperature in the area held from 150 to 2000 C. From an injection valve, not shown, that is located in the front end of the injection device 3, fuel is also dosed Divergent amount is injected into the outlet channel 11 formed in the heating element 6, the spray angle being such that the injected fuel hits the conical Inner wall of the heating element 6 meets, after which the fuel through the outlet opening 12 enters inlet 2. In this way the fuel is heated and atomized delivered into the inlet 2, so that a fuel -Air mixture results, which then through an inlet valve 13 during the suction stroke of the internal combustion engine is introduced into a combustion chamber 14. It can be seen that this warming and Atomization of the fuel by the heating element 6 affects the operating behavior of the internal combustion engine improved and the pollution control of the exhaust gases made easier. It must be taken into account that the heating of the fuel takes place after the metering, so that by the Heating does not cause errors in the metering of the fuel.

Das Heizelement 6 hat einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Wie aus dem Diagramm gemäß Figur 2 erkennbar ist, ist der Widerstand des Heizelementes 6 niedrig, solange die Temperatur des auf das Heizelement 6 treffenden Kraftstoffes unterhalb einer kritischen Temperatur Tc bleibt, so daß die vom Heizelement 6 erzeugte und auf den Kraftstoff übertragene Wärmemenge entsprechend hoch ist. Wenn andererseits die Temperatur des Kraftstoffes höher als die kritische Temperatur Tc wird, nimmt der Widerstand des Heizelementes 6 schlagartig zu, so daß die Wärmeerzeugung entsprechend sinkt. Auf diese Weise wird der Kraftstoff dauernd auf eine Temperatur erwärmt, die nahe der kritischen Temperatur Tc liegt, die durch das verwendete Material des Heizelementes 6 bestimmt ist. Die Verwendung eines Heizelementes 6 aus keramischem Halbleitermaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hat den Vorteil, daß sowohl die Ermittlung der Temperatur des Kraftstoffes als auch die Steuerung der Wärmeerzeugung in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur durch das Heizelement selber erfolgt, so daß die elektrische Schaltung für das Heizelement 6 extrem vereinfacht ist. Daraus folgt, daß das Heizelement selber und die gesamte Heizung als sehr kompakte Einrichtung ausgebildet werden können, die einfach und platzsparend montiert werden kann.The heating element 6 has a positive temperature coefficient of Resistance, as shown in Figure 2. As from the diagram according to figure 2 can be seen, the resistance of the heating element 6 is low as long as the temperature of the fuel hitting the heating element 6 below a critical temperature Tc remains, so that the generated by the heating element 6 and transferred to the fuel The amount of heat is correspondingly high. If, on the other hand, the temperature of the fuel becomes higher than the critical temperature Tc, the resistance of the heating element increases 6 abruptly, so that the heat generation decreases accordingly. In this way the fuel is continuously heated to a temperature close to the critical one Temperature Tc is determined by the material of the heating element 6 used is. The use of a heating element 6 made of ceramic semiconductor material with a positive temperature coefficient of resistance has the advantage that both the determination of the temperature of the fuel as well as the control of the heat generation takes place depending on the determined temperature by the heating element itself, so that the electrical circuit for the heating element 6 is extremely simplified. From it it follows that the heating element itself and the entire heater as a very compact device can be formed, which can be installed easily and space-saving.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffliefereinrichtung, die mit Kraftstoffeinspritzung arbeitet und bei der die Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge gesteuert wird,. die mittels einer Luftklappe gemessen wird, die sich in einer Luftleitung stromauf einer Drosselklappe befindet. Als Beispiel für eine solche Kraftstoffliefereinrichtung ist eine in der deutschen Patentanmeldung P 28 18 571.9 beschriebene Einrichtung schematisch in Figur 3 dargestellt. Bei dieser Kraftstoffliefereinrichtung fließt der flüssige Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle, die auf einem bestimmten hohen Druck gehalten wird, durch ein Dosierventil 15 in eine erste Kammer 17 eines Kraftstoffreglers 16. Aus der ersten Kammer 17 fließt der Kraftstoff durch ein von einer Membran 18 und einem der Membran gegenüberliegenden Ventilsitz 19 gebildetes Ventil, das für konstante Druckdifferenz sorgt, sowie eine Leitung 20 in eine Drallkammer 22 in Tangentialrichtung der Drallkammer 22, die um das Ventilelement eines Einspritzventils 21 herum ausgebildet ist. Wenn der Kraftstoffdruck in der Drallkammer 22 einen bestimmten Wert erreicht, öffnet das Einspritzventil 21 entgegen der Kraft einer Feder 23, so daß der Kraftstoff mit Drall in den Austrittskanal 11 eingespritzt wird, aus dem er durch die Austrittsöffnung 12, die unterhalb einer Drosselklappe 24 mündet, in eine Saugleitung 25 gelangt. Wie ausführlich in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschrieben ist, steht das Dosierventil 15 mit einer in der Saugleitung 25 angeordneten Luftklappe 26 funktional in solcher Verbindung, daß die Kraftstoffmenge proportional zur angesaugten Luftmenge dosiert wird, so daß ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird. Außerdem kann korrigierend das Luft-Kraftstoff-VerhEltnis in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine modifiziert werden, indem entsprechend der Kraftstoffdruck in einer zweiten Kammer 27 des Kraftstoffreglers 16 mittels eines Drucksteuerventils 28 gesteuert wird, das an die zweite Kammer 27 angeschlossen ist. Unterhalb der Saugleitung 25 befindet sich eine Auspuffleitung 35, in der eine Leitklappe 36 angeordnet ist, die die Abgasströmung in Richtung zu einem Abschnitt 34 der Saugleitung leiten kann, damit dieser Abschnitt erwärmt wird. Wie bekannt ist, wird die Leitklappe 36 selbsttätig mittels einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise eines Bimetalls, so gesteuert, daß sie den DurchfLuß des umgeleiteten Abgases in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine einstellt.Figure 3 shows a further embodiment of an inventive Fuel delivery device that works with fuel injection and in which the fuel injection is controlled as a function of the amount of air drawn in will,. which is measured by means of an air flap that is located in an air duct located upstream of a throttle valve. As an example of such a fuel delivery device is a device described in German patent application P 28 18 571.9 shown schematically in FIG. Flows at this fuel delivery facility the liquid fuel from a fuel source that is at a certain high Pressure is maintained through a metering valve 15 into a first chamber 17 of a fuel regulator 16. The fuel flows from the first chamber 17 through a membrane 18 and one of the membrane opposite valve seat 19 formed valve for ensures constant pressure difference, as well as a line 20 in a swirl chamber 22 in Tangential direction of the swirl chamber 22 around the valve element of an injection valve 21 is formed around. When the fuel pressure in the swirl chamber 22 is a certain Value reached, the injection valve 21 opens against the force of a spring 23, so that the fuel is injected into the outlet channel 11 with a swirl which it through the outlet opening 12, which opens below a throttle valve 24, enters a suction line 25. As detailed in the above German Patent application is described, the metering valve 15 is with one in the suction line 25 arranged air flap 26 functionally in such a connection that the amount of fuel is dosed proportionally to the amount of air sucked in, so that a certain air-fuel ratio is achieved. It can also correct the air-fuel ratio as a function can be modified by the operating conditions of the internal combustion engine by accordingly the fuel pressure in a second chamber 27 of the fuel regulator 16 by means of a pressure control valve 28 connected to the second chamber 27 is controlled is. Below the suction line 25 there is an exhaust line 35 in which a guide flap is located 36 is arranged, which the exhaust gas flow in the direction of a section 34 of the suction line can conduct so that this section is heated. As is known, the guide flap is used 36 automatically by means of a suitable device, for example a bimetal, controlled so as to adjust the flow of the diverted exhaust gas as a function of adjusts the temperature of the internal combustion engine.

Auch die zweite Ausführungsform weist ein Heizelement 6' auf, das von einer Hülse 7 aus thermisch und elektrisch isolierendem Material im Austrittskanal 11 zwischen dem Einspritzventil 21 und der Austrittsöffnung 12 gehalten wird. Wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 besteht das Heizelement 6' aus keramischem Halbleitermaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes. Bei der zweiten Ausführungsform hat das Heizelement 6' jedoch Honigwabenstruktur und somit eine Anzahl von in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden Kanälen, die eine effektivere Erwärmung bewirken.The second embodiment also has a heating element 6 'which of a sleeve 7 made of thermally and electrically insulating material in the outlet channel 11 is held between the injection valve 21 and the outlet opening 12. As in the first embodiment according to FIG. 1, the heating element 6 'consists of ceramic Semiconductor material with a positive temperature coefficient of resistance. In the second embodiment, however, the heating element 6 'has a honeycomb structure and thus a number of channels running parallel to one another in the longitudinal direction, which cause more effective heating.

Alternativ kann das Heizelement 6' allerdings auch die kegelstumpfförmige Form der Ausführungsform gemäß Figur 1 haben.Alternatively, however, the heating element 6 'can also be frustoconical Have the shape of the embodiment according to FIG.

Die elektrische Energieversorgung des Heizelementes 6' ist in Figur 3 nicht dargestellt. Sie kann jedoch aufgrund der Erläuterungen zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 in sehr einfacher Form einfach ausgeführt werden. Ferner ist eine Luftdüse 29 vorgesehen, die in den Austrittskanal 11 zwischen dem Einspritzventil 21 und dem Heizelement 6' mündet und über eine Leitung 31 mit einer Drosseldüse 30 an ihrem Ende in Verbindung mit der Saugleitung 25 stromauf der Luftklappe 26 steht, so daß während des Betriebes der Brennkraftmaschine aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Bereich stromauf der Luftklappe 26 und dem Bereich stromab der Drosselklappe 24 kontinuierlich Nebenluft in den Austrittskanal 11 eingeleitet wird.The electrical energy supply of the heating element 6 'is shown in FIG 3 not shown. However, due to the explanations of the embodiment can be carried out easily in accordance with Figure 1 in a very simple form. Furthermore is a Air nozzle 29 is provided, which is in the outlet channel 11 between the injection valve 21 and the heating element 6 'opens and via a line 31 with a throttle nozzle 30 at its end in connection with the suction line 25 upstream of the air flap 26 stands, so that during operation of the internal combustion engine due to the pressure difference between the area upstream of the air flap 26 and the area downstream of the throttle valve 24 secondary air is continuously introduced into the outlet duct 11.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Ausführungsform gemäß Figur 3 erläutert. Der Kraftstoff wird vom mit der Luftklappe 26 gekoppelten Dosierventil 15 so dosiert, daß sich ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ergibt. Dieser Kraftstoff wird vom Einspritzventil 21 mit Drall in den Austrittskanal 11 eingespritzt und dabei zusätzlich von der Luft zerstäubt, die durch die Luftdüse 29 eintritt. Der zerstäubte Kraftstoff wird erwärmt und weiter zerstäubt, während er durch das Heizelement 6' strömt, und schließlich wird der Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 12 in die Saugleitung 25 eingespritzt.The mode of operation of the embodiment according to FIG 3 explained. The fuel is supplied by the metering valve coupled to the air flap 26 15 metered so that a certain air-fuel ratio results. This Fuel is injected from the injection valve 21 into the outlet channel 11 with a swirl and additionally atomized by the air entering through the air nozzle 29. The atomized fuel is heated and further atomized as it passes through the Heating element 6 'flows, and finally the fuel comes out of the outlet opening 12 is injected into the suction line 25.

Da das Heizelement 6' Honigwabenstruktur hat und eine große Berührungsfläche mit dem zerstäubten Kraftstoff aufweist,tritt eine wesentlich bessere Heiz- bzw. Erwärmungswirkung als bei dem Heizelement 6 der Ausführungsform gemäß Figur 1 auf. Da jedoch das Heizelement 6' gemäß Figur 3 komplizierter ist und demzufolge höhere Herstellungskosten erfordert, muß die Auswahl des Heizelementes 6 oder des Heizelementes 6' unter Berücksichtigung zahlreicher Einflußgrößen erfolgen, zu denen die Herstellungskosten, die Lebensdauer und andere Anforderungen gehören, die im konkreten Fall gestellt werden. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform kann nicht ausgeschlossen werden, daß die Zerstäubung des Kraftstoffes unzureichend ist, wenn die Brennkraftmaschine bei Vollastbetrieb arbeitet, der eine verhältnismäßig große Kraftstoffmenge erfordert. Um diesen Nachteil zu beheben, weist die Saugleitung 25 in dem Bereich, auf den der eingespritzte Kraftstoff trifft, vorzugsweise den erwärmten Abschnitt 34 auf. Bei Teillastbetrieb ist dagegen die Zerstäubung sehr stark, da sie aufgrund der erhöhten Luftströmung durch die Leitung 31 durch einen kräftigen Nebenluftstrom in den Austrittskanal 11 unterstützt wird. Auf diese Weise kann eine befriedigende Zerstäubung im gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine erreicht werden.Because the heating element 6 'has a honeycomb structure and a large contact area with the atomized fuel, there is a much better heating or Heating effect than in the case of the heating element 6 of the embodiment according to FIG. 1. However, since the heating element 6 'according to FIG. 3 is more complicated and consequently higher Requires manufacturing costs, must the selection of the heating element 6 or the heating element 6 'taking into account numerous influencing factors, including the manufacturing costs, the service life and other requirements that are made in the specific case will. In the embodiment shown in FIG. 3, this cannot be ruled out become that the atomization of the fuel is insufficient when the internal combustion engine works at full load, which requires a relatively large amount of fuel. In order to remedy this disadvantage, the suction line 25 has in the area on the the injected fuel hits, preferably the heated section 34. In the case of partial load operation, however, the atomization is very strong because it is due to the increased air flow through line 31 by a powerful secondary air flow is supported in the outlet channel 11. Doing this can be a satisfying one Atomization can be achieved in the entire load range of the internal combustion engine.

Figur 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 3, wobei sich die Abwandlung gemäß Figur 4 von der Ausführungsform gemäß Figur 3 darin unterscheidet, daß die Austrittsöffnung 12 in eine Konstantdruckkammer 32 mündet, die in der Saugleitung 25 zwischen der Luftklappe 26 und der Drosselklappe 24 ausgebildet ist. Ferner ist erkennbar, daß die Leitung 32, über die der Luftdüse 29 Luft zugeführt wird, in Verbindung mit der Umgebung steht, damit die Druckdifferenz zwischen der Luftdüse 29 und der Lufteinlaßöffnung in die Leitung 31 größer ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 wird das gleiche Heizelement 6 wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 verwendet, obwohl es möglich ist, auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 das Heizelement mit Honigwabenstruktur gemäß Figur 3 zu verwenden. Die Achse der Austrittsöffnung 12 ist auf die Welle 33 der Drosselklappe 24 gerichtet. Zusätzlich zur durch das Heizelement 6 bewirkten Erwärmung bewirkt die beschriebene Ausbildung, daß der Kraftstoff bei Vollastbetrieb, wenn ein verhältnismäßig hoher Kraftstoffdurchfluß erforderlich ist, auf die Drosselklappe 24 trifft, was zur Folge hat, daß zusätzlich zur Zerstäubung durch das Heizelement 6 eine sogenannte Sekundärzerstäubung des Kraftstoffes erfolgt. Außerdem wird auch bei Teillastbetrieb und Betrieb mit geringer Last, wenn die Drosselklappe 24 nur wenig geöffnet ist, die Sekundärzerstäubung des Kraftstoffes dadurch gefördert, daß der Kraftstoff auf einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit trifft, der durch den engen Spalt zwischen der Drosselklappe 24 und der Innenwand der Saugleitung 25 hervorgerufen wird.Figure 4 shows a modification of the embodiment according to Figure 3, wherein the modification according to FIG. 4 differs from the embodiment according to Figure 3 differs in that the outlet opening 12 into a constant pressure chamber 32 opens into the suction line 25 between the air flap 26 and the throttle valve 24 is formed. It can also be seen that the line 32, via which the air nozzle 29 air is supplied, is in connection with the environment, so that the pressure difference between the air nozzle 29 and the air inlet opening in the line 31 is larger. In the embodiment of Figure 4, the same heating element 6 as in the Embodiment according to Figure 1 used, although it is possible, also in the embodiment According to FIG. 4, the heating element with a honeycomb structure according to FIG. 3 can be used. The axis of the outlet opening 12 is directed towards the shaft 33 of the throttle valve 24. In addition to the heating brought about by the heating element 6, the effect described Training that the fuel at full load when a relatively high Fuel flow is required, hits the throttle valve 24, with the result has that in addition to atomization by the heating element 6, a so-called secondary atomization of the fuel takes place. In addition, is also in partial load operation and operation with low load, when the throttle valve 24 is only slightly open, the secondary atomization of the fuel promoted by the fact that the fuel on an air flow higher Velocity hits that through the narrow gap between the throttle valve 24 and the inner wall of the suction pipe 25 is caused.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann durch die Erwärmung des Kraftstoffes, die nach der Dosierung des Kraftstoffes erfolgt, eine befriedigende Zerstäubung auch bei Kraftstoffliefereinrichtungen mit Kraftstoffeinspritzung erreicht werden, ohne daß der entscheidende Vorteil der Rraftstoffeinspritzung, nämlich die genaue Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, verlorengeht. Die Zerstäubung wird im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine verbessert, wobei weitgehend verhindert wird, daß flüssiger Kraftstoff über die Innenwand der Saugleitung strömt, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch homogener ist. Das Obergangs- und Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine und auch die gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes auf die einzelnen Zylinder sind verbessert, und es wird gleichmäßige und zuverlässige Verbrennung in einem weiten Betriebsbereich erreicht. Da ferner auch die vollständige Verbrennung eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches sichergestellt ist, kann außer der Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen auch die Emission von Kohlenmonoxid verringert werden. Ferner führt auch die Rückführung einer großen Abgasmenge nicht zu einer Verschlechterung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine, so daß auch die Emission von Stickoxiden verringert werden kann.As can be seen from the above description, can by Heating of the fuel, which takes place after the metering of the fuel, a satisfactory atomization even with fuel injection systems can be achieved without the decisive advantage of fuel injection, namely, the precise control of the air-fuel ratio is lost. the Atomization is improved in the entire operating range of the internal combustion engine, whereby is largely prevented that liquid fuel over the inner wall of the suction line flows, so that the air-fuel mixture is more homogeneous is. The transition and response behavior of the internal combustion engine and also the steady one Distribution of the fuel to the individual cylinders are improved and it will uniform and reliable combustion achieved over a wide operating range. There is also complete combustion of a lean air-fuel mixture can be ensured except for the emission of unburned hydrocarbons the emission of carbon monoxide can also be reduced. Furthermore, the repatriation also leads a large amount of exhaust gas does not lead to a deterioration in the performance of the Internal combustion engine, so that the emission of nitrogen oxides can also be reduced.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um eine Kraftstoffliefereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mittels der Kraftstoff in einer Menge, die von einer Kraftstoffdosiereinrichtung dosiert wird, kontinuierlich unter Druck aus einem Einspritzventil in eine zur Brennkraftmaschine führende Saugleitung eingespritzt wird. Der Kraftstoff, der durch einen Austrittskanal zwischen der Saugleitung und dem Einspritzventil strömt, wird von einem elektrischen Heizelement erwärmt. Das Heizelement besteht aus keramischem Halbleitermaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes und einer kritischen Temperatur, jenseits der der Widerstand des Heizelementes sich abrupt ändert, so daß die Temperatur des Heizelementes unabhängig von Änderungen der Temperatur des zu erwärmenden Kraftstoffes praktisch konstant gehalten wird.The invention is thus a fuel delivery device for an internal combustion engine, by means of the fuel in an amount determined by a Fuel metering device is metered continuously under pressure from an injection valve is injected into a suction line leading to the internal combustion engine. The fuel through an outlet channel between the suction line and the injection valve is heated by an electric heating element. The heating element is made made of ceramic semiconductor material with a positive temperature coefficient des Resistance and a critical temperature, beyond which the resistance of the heating element changes abruptly so that the temperature of the heating element is independent of changes the temperature of the fuel to be heated is kept practically constant.

Claims

Claims S fuel delivery device for an internal combustion engine, with a fuel source delivering fuel under pressure, an injection valve, by means of which in a suction line of the internal combustion engine through one in the suction line opening outlet opening fuel is injected, one of the fuel source with the injection valve connecting line and one arranged in the line Metering device that supplies the fuel supplied to the injector by the fuel source Metered fuel, thereby noting that the injection valve (3, 21) connected to the outlet opening (12) by an outlet channel (11) is and that a heating element (6, 6 ') is arranged in the outlet channel, which through The fuel flowing through the outlet channel is heated.

2. Fuel delivery device according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the heating element (6, 6 ') is made of ceramic semiconductor material with a positive temperature coefficient of resistance.

3. Fuel delivery device according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the heating element (6) by means of a sleeve (7) made of insulating Material on the inner wall of the outlet channel (11) is attached and has an axially extending through-hole in the direction converges to the outlet opening (12).

4. Fuel delivery device according to claim 3, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that at the upstream end of the heating element (6) an injection device (3) is arranged, in which the injection valve and the metering device are integrated are that the injection valve is designed and arranged so that it is the fuel diverging into the through hole of the heating element so that the injected Fuel hits the wall of the bore and that the metering device is electronic is controlled so that they determined the fuel in a computer by means of a computer Amount dosed.

5. Fuel delivery device according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the heating element (6 ') by means of a sleeve (7) made of insulating Material attached to the inner wall of the outlet channel (11) and honeycomb structure with numerous parallel channels running axially through the heating element get lost.

6. Fuel delivery device according to one of claims 1, 2, 3 or 5, characterized in that the metering device (26) has an in the suction line (25) upstream of a throttle valve (24) arranged air valve (26), those drawn into the internal combustion engine through the suction line Amount of air is deflected, as well as a metering valve arranged in line (20) (15) which is operatively connected to the air damper so that it is the fuel dosed in an amount proportional to the amount of air drawn in, and that the outlet opening (12) opens into the suction line between the air valve and the throttle valve.

1 fuel delivery device according to claim 6, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the outlet opening (12) to the axis of rotation of the throttle valve (24) is directed.

8. Fuel delivery device according to claim 7, characterized in that it is n n z e i c h n e t t that in the outlet channel (between the injection valve (21) and the heating element (6, 6t3 an air nozzle (20) opens through which the injection valve (21) fuel injected into the outlet channel is admixed with air.

9. Rrafstof delivery device according to claim 8, characterized g e -k e n It is noted that the air nozzle (29) is in communication with the surrounding atmosphere stands.

10. Fuel delivery device according to one of claims 1, 2, 3 or 5, characterized in that the metering device (15, 26) has a air valve arranged in the suction line (25) upstream of a throttle valve (24) (26) - which are drawn into the internal combustion engine through the suction line Amount of air is deflected, as well as a throttle valve arranged in line (20) - (15) which is operatively connected to the air damper so that it is the fuel dosed in an amount proportional to the amount of air drawn in, and that the outlet opening (12) opens into the suction line downstream of the throttle valve.

11. Fuel delivery device according to claim 10, characterized in that g e k e It is noted that the suction line (25) has a heated section (34) a point where the injected fuel hits.

12. Fuel delivery device according to claim 10 or 11, characterized notices that in the outlet channel (11) between the injection valve (21) and the heating element (6, 6 ') an air nozzle (29) opens, by the fuel injected into the outlet channel by the injection valve (21) Air is mixed in.

13. Fuel delivery device according to claim 12, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the air nozzle (29) in connection with the suction line (25) upstream of the air flap (26).