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Title:
STARTER DEVICE FOR A SPARK IGNITION ENGINE WITH DIRECT FUEL INJECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/017517
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a starting device (100) for a spark ignition engine (10) with direct fuel injection, in which, in a normal operation mode, the fuel is drawn from a fuel tank (21) by a fuel pump (22), which is mechanically driven by the engine, and is injected under pressure via a fuel injector (14) into a cylinder (11) of the spark ignition engine (10) which beforehand was filled with air drawn via an air inlet channel (19). The operation of said device is made more effective by the provision of first means (18) by means of which the fuel can be injected into the air inlet channel (19). In addition, the first means (18) are connected to the outlet of the fuel pump (22) via a branch duct (16). Second means (17) are also provided which are arranged in the branch duct (16) and which open and close the branch duct (16) according to the operational phase of the spark ignition engine (10).

Inventors:
SCHOENHAAR JOCHEN (DE)
SINGER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/006909
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
September 17, 1999
Export Citation:
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Assignee:
DOLMAR GMBH FA (DE)
SCHOENHAAR JOCHEN (DE)
SINGER ANDREAS (DE)
International Classes:
F02M69/10; F02M69/34; F02N19/00; F02B75/02; F02B75/12; (IPC1-7): F02M69/10; F02M69/34
Foreign References:
US5251582A1993-10-12
US4498434A1985-02-12
US5609137A1997-03-11
EP0392550A21990-10-17
DE4016224A11991-11-21
Attorney, Agent or Firm:
Gerbaulet, Hannes (Neuer Wall 10 Hamburg, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Starteinrichtung (100) für einen Ottomotor (10) mit Bezindi rekteinspritzung, bei welchem Ottomotor (10) im Normalbetrieb der Kraft stoff mittels einer vom Motor mechanisch angetriebenen Kraftstoffpumpe (22) aus einem Tank (21) angesaugt und unter Druck über ein Einspritze lement (14) in einen Zylinder (11) des Ottomotors (10) eingespritzt wird, welcher zuvor mit über einen Lufteinlasskanal (19) angesaugter Luft ge füllt worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass erste Mittel (18) vorhanden hin, mittels derer Kraftstoff in den Lufteinlasskanal (19) eingedüst werden kann, dass die ersten Mittel (18) über eine Abzweigleitung (16) mit dem Ausgang der Kraftstoffpumpe (22) verbunden sind, und dass in der Ab zweigleitung (16) zweite Mittel (17) angeordnet sind, welche die Ab zweigleitung (16) in Abhängigkeit von der Betriebsphase des Ottomotors (10) öffnen und schliessen.
2. Starteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel ein Einblasrohr (18) umfassen, welches mit seinem einen Ende an die Abzweigleitung (16) angeschlossen ist und seinem an deren Ende in den Lufteinlasskanal (19) hineinragt.
3. Starteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einblasrohr (18) mit einer Dosierdüse ausgerüstet ist.
4. Starteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die zweiten Mittel ein steuerbares Abschaltventil (17) umfassen.
5. Starteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltventil (17) durch Druck steuerbar ist, und dass der Steuerdruck über eine Steuerleitung (13) dem Zylinder (11) entnommen wird.
6. Starteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zylinder (11) ein Dekompressionsventil (12) vorgesehen ist, und dass der Steuerdruck am Dekompressionsventil (12) entnommen wird.
7. Starteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass von dem Einspritzelement (14) eine Kraftstoffrücklei tung (15) über einen Druckregler (20) in den Tank zurückführt, und dass die Abzweigleitung (16) zwischen dem Einspritzelement (14) und dem Druckregler (20) an die Kraftstoffrückleitung angeschlossen ist.
Description:
Starteinrichtung für einen Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung BESCHREIBUNG : TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik von Ottomotoren. Sie betrifft eine Starteinrichtung für einen Ottomotor mit Be- zindirekteinspritzung, bei welchem Ottomotor im Normalbetrieb der Kraft- stoff mittels einer vom Motor mechanisch angetriebenen Kraftstoffpumpe aus einem Tank angesaugt und unter Druck über ein Einspritzelement in einen Zylinder des Ottomotors eingespritzt wird, welcher zuvor mit über einen Lufteinlasskanal angesaugter Luft gefüllt worden ist.

STAND DER TECHNIK Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung, die ohne Hilfsenergie (z. B. von Hand) gestartet werden, müssen möglichst mit dem Beginn des Startvorgangs ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch erhalten. Hierzu ist es erforderlich, dass über das über das Einspritzelement Kraftstoff in den Zylinder gelangen muss. Da aber Einspritzdüsen, Magnetventile und dgl. mit einem Vordruck arbeiten, muss dieser zunächst erzeugt werden. Die Aufrechterhaltung eines Vordruckes bis zum Start des Motors ist aber bei von der Hand gestarteten Motoren schwierig, da bei jedem neuen Startvorgang zunächst der Vordruck abfällt.

Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE-GM-0 9 420 396 der Anmelderin ist eine Einrichtung zur Verbesserung des Startverhaltens von Verbrennungsmoto- ren mit Vergaser bekannt, bei welcher eine Regelkammer des Vergasers über ein am Zylinder angeordnetes Dekompressionsventil gesteuert wird.

Aus der DE-C2-44 00 449 ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr beim Anlassen eines Motors mit Kraftstoffdirekteinspritzung bekannt, bei dem zunächst mittels einer Hilfsenergie die Kraftstoffpumpe solange betrieben wird, bis ein ausreichender Druck im Kraftstoffsystem erreicht ist, und anschliessend der (elektrische) Anlassers des Motors betätigt wird.

Keine dieser Lösungen ist jedoch im Einspritzbetrieb anwendbar, wenn keine oder nicht ausreichend Hilfsenergie für den Startvorgang zur Verfügung steht.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Starteinrichtung zu schaffen, die ohne zusätzliche Hilfsenergie einen Motorlauf ermöglicht, und die beim Motorbetrieb dennoch eine optimale Nutzung des inneren Gemischbildungsprinzips sicher- stellt.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht darin, für den Startvorgang parallel zum Einsprit- zelement einen Weg bereitzustellen, auf dem auch bei geringem Druck im Kraft- stoffsystem die Versorgung des Zylinders mit einem zündfähigen Kraftstoff-Luft- Gemisch sichergestellt werden kann.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Starteinrichtung nach der Er- findung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel ein Einblasrohr umfassen, welches mit seinem einen Ende an die Abzweigleitung ange- schlossen ist und seinem anderen Ende in den Lufteinlasskanal hinein- ragt. Hierdurch wird auf besonders einfache und mechanisch robuste Weise eine Gemischbildung in dem Lufteinlasskanal bewirkt. Die Ge- mischbildung kann dabei weiter verbessert werden, wenn das Einblasrohr gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform mit einer Dosierdüse ausgerüstet ist.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Star- teinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Mittel ein steuer- bares Abschaltventil umfassen ; und das Abschaltventil durch Druck steu- erbar ist, sowie dass der Steuerdruck über eine Steuerleitung dem Zylin- der entnommen wird. Hierdurch kann auf rein mechanischem Wege ohne elektrische Hilfsmittel und Hilfsenergie eine entsprechend Steuerung der Starteinrichtung realisiert werden.

Besonders einfach wird die Steuerung, wenn dem Zylinder ein Dekom- pressionsventil vorgesehen ist, und der Steuerdruck am Dekompressions- ventil entnommen wird.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUR Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zu- sammenhang mit der Zeichnung näher erlautert werden. Die einzige Figur zeigt in schematisierter Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Starteinrichtung mit einer Steuerung über ein Dekompressionsventil.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG In der einzigen Figur ist ein Ottomotor 10 mit einer Starteinrichtung 100 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Der Ottomotor 10 hat einen Zylinder 11, an dem ein Dekompressionsventil 12 angeordnet ist. Der Kraftstoff für den Normalbetrieb wird über ein Ein- spritzelement 14 in den Zylinder 11 eingespritzt. Die für die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs notwendige Verbrennungsluft wird über ei- nen Lufteinlasskanal 19 angesaugt, der unterhalb des Einspritzelementes in den Zylinder 11 führt und mit einer Drosselklappe versehen ist.

Der über das Einspritzelement 14 eingespritzte Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe 22, die mechanisch (über eine Welle oder dgl.) von dem Ottomotor 10 angetrieben wird, aus einem Tank 21 angesaugt und unter Druck zum Einspritzelement 14 befördert. Vom Einspritzelement 14 geht eine Kraftstoffrückleitung 15 zurück zum Tank 21. In der Kraftstoffrücklei- tung 15 ist weiterhin ein Druckregler 20 angeordnet, der den Druck am Eingang des Einspritzelementes 14 regelt.

Die Starteinrichtung 100 nach der Erfindung umfasst nun ein mit einer Dosierdüse ausgestattetes Einblasrohr 18, welche von aussen kommend mit einem Ende in den Lufteinlasskanal 19 hineinragt. Mit dem anderen Ende ist das Einblasrohr 18 über eine Abzweigleitung 16 an die Kraft- stoffrückleitung 15 zwischen Einspritzelement 14 und Druckregler 20 an- geschlossen. In der Abzweigleitung ist zur Steuerung des Kraftstoffflusses zum Einblasrohr 18 ein Abschaltventil 17 angeordnet, welches mecha- nisch durch einen Steuerdruck auf-und zugesteuert werden kann. Der notwendige Steuerdruck wird dem Zylinder 11 des Ottomotors 10 über das Dekompressionsventil 12 entnommen und über eine daran ange- schlossene Steuerleitung 13 (in der Figur gestrichelt eingezeichnet) dem Steuereingang des Abschaltventils 17 zugeführt.

Die Startphase der dargestellten Einrichtung kann nun wie folgt beschrie- ben werden : Zu Beginn des Startvorgangs beginnt die mechanisch gekoppelte Kraft- stoffpumpe 22 entsprechend ihrer Auslegung Kraftstoff zu fördern, Da die Kraftstoffmenge aufgrund der geringen Motordrehzahlen während des Startvorgangs gering ist, wird auch der Druck im Kraftstoffkreislauf kaum steigen, d. h., das Einspritzelement 14 wird kaum Kraftstoff in den Zylinder 11 einspritzen können. Nachteilig wirkt sich in diesem Zusammenhang auch die Tatsache aus, dass die eventuell vorhandene Bordspannung während des Startvorgangs gering ist, so dass eine kompensatorische Vergrößerung der Oeffnungszeit für das Einspritzelement 14 kaum mög- lich ist.

Wird nun-wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt-Kraftstoff durch die mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe 22 weiter in das Sy- stem gepumpt, kann der Kraftstoff über die durch das Abschaltventil 17 gesteuerte Abzweigleitung 16 durch das Einblasrohr 18 in den Luftein- lasskanal 19 eingeblasen werden. Das Abschaltventil 17 gibt die Ab- zweigleitung 16 solange frei, bis ein Steuerdruck anliegt, welcher (im Ausführungsbeispiel) am Dekompressionsventil 12 entnommen wird. Die Druckentnahme kann aber selbstverständlich auch an anderen Stellen des Zylinders 11 erfolgen.

Steigt nach erfolgter Zündung bzw. erfolgtem Start des Motors die Dreh- zahl, fördert die Kraftstoffpumpe 22 genügend Kraftstoff, um einen ent- sprechenden Druck im System aufzubauen, so dass das Einspritzelement 14 normal betrieben werden kann. Das Abschaltventil 17 wird dann durch den Zylinderdruck geschlossen und der Kraftstoffkreislauf erfolgt über die Kraftstoffrückleitung 15 und den Druckregler 20 zurück in den Tank 21.

Der Motor arbeitet dann im reinen Einspritzbetrieb.

Wird der Motor abgeschaltet, wird das kraftstoffführende System drucklos, in dem der Kraftstoff in den Tank 21 zurückfliesst. So wird vermieden, dass durch einen eventuellen Restdruck Kraftstoff über das Abschaltventil 17 und das Einblasrohr 18 unkontrolliert in den Zylinder 11 gelangt.

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung auf einfache Weise und ohne zu- sätzliche Hilfsenergie eine wirkungsvolle Starterleichterung, die insbeson- dere mit rein mechanischen Mitteln realisiert werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE 10 Ottomotor 11 Zylinder 12 Dekompressionsventil 13 Steuerleitung 14 Einspritzelement 15 Kraftstoffrückleitung 16 Abzweigleitung 17 Abschaltventil 18 Einblasrohr (mit Dosierdüse) 19 Lufteinlasskanal 20 Druckregler 21 Tank 22 Kraftstoffpumpe (mechanisch angetrieben) 100 Starteinrichtung