DE112018004381B4

DE112018004381B4 - Drosselkörperanordnung, Krümmer und Anordnung, um einem Motor Kraftstoff bereitzustellen

Info

Publication number: DE112018004381B4
Application number: DE112018004381.9T
Authority: DE
Inventors: Gary J. Burns; William E. Galka; Bradley J. Roche; Albert L. Sayers; David L. Speirs; Eric G. Zbytowski
Original assignee: Walbro LLC
Current assignee: Walbro Cass City Us LLC
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2024-09-26
Anticipated expiration: 2038-10-03
Also published as: US20200248635A1; CN111133181A; US11008951B2; CN111133181B; WO2019070656A1; DE112018004381T5

Abstract

Eine Drosselkörperanordnung (10), umfassend:
einen Körper (18) mit mehreren Drosselbohrungen (20);
mehrere Drosselventilköpfe (54), von denen einer in jeder der Drosselbohrungen (20) aufgenommen ist;
mindestens eine Drosselventilwelle (56), mit der die Drosselventilköpfe (54) verbunden sind; und
ein Kraftstoffdosierventil (28) und ein Dampfabscheider (200), die von dem Körper (18) getragen werden, wobei
der Dampfabscheider (200) eine Einlasskammer (100) aufweist, die zumindest teilweise innerhalb des Körpers (18) definiert ist und einen Einlass (104) in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhr sowie einen Auslass (120) in Verbindung mit jedem Kraftstoffdosierventil (28) umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Drosselkörperanordnung, die ein Niederdruck-Kraftstoff-Einspritzsystem für einen Mehrzylinder Leichtlast-Verbrennungsmotor umfasst.
HINTERGRUND
Viele Motoren verwenden ein Drosselventil, um einen Luftstrom zum Motor gemäß einer Anforderung an den Motor zu steuern oder zu drosseln. Solche Drosselventile können beispielsweise in Drosselkörpern von Motorsystemen mit Kraftstoffeinspritzung verwendet werden. Viele solcher Drosselventile umfassen einen Ventilkopf, der auf einer Welle getragen wird, die gedreht wird, um die Ausrichtung des Ventilkopfs relativ zu einem Fluidstrom in einem Durchgang zu ändern, um die Strömungsrate des Fluids in dem und durch den Durchgang zu variieren. In einigen Anwendungen wird das Drosselventil zwischen einer Leerlaufposition, die einem Motorbetrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last zugeordnet ist, und einer weit geöffneten oder vollständig geöffneten Position gedreht, die einem Motorbetrieb mit hoher Drehzahl und/oder hoher Last zugeordnet ist. Kraftstoff kann von einem Kraftstoffinjektor mit relativ hohem Druck (z. B. einem Kraftstoffdruck von 35 psi oder mehr) zum Mischen mit Luft bereitgestellt werden, um dem Motor ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen. Der Hochdruck-Kraftstoffinjektor befindet sich stromabwärts des Drosselkörpers.
Aus DE 24 28 738 A1 ist ein zweistufiger Vergaser für Verbrennungskraftmaschinen mit Drosselklappen in jedem Gemisch-Kanal des Vergasers und einer Leerlaufeinrichtung bekannt. Für den Ansaugkanal der ersten Stufe des Vergasers ist eine Zusatzluftleitung vorgesehen, die auf der Seite des Ansaugkanals angeordnet ist, die der zweiten Stufe des Vergasers entgegengesetzt ist. Durch die Zusatzluftleitung gefilterte Luft ist aus dem Lufteinlass des Vergasers in den Raum hinter der Drosselklappe der ersten Stufe des Vergasers leitbar.
Ein Verbrennungsmotor mit einem motorisierten Drosselventil ist in DE 10 2014 211 605 A1 beschrieben. Der Verbrennungsmotor soll die wechselseitig benachbarte Anordnung eines Drosselkörpers und eines Zylinderkopfs sowie ein gutes Öffnungs- und Schließreaktionsverhalten dafür implementieren. Dazu ist ein Ausbauchungsabschnitt auf einer Seitenwand einer Ventilkammer in einer derartigen Weise ausgebildet, dass er zwischen die Drosselkörper, die zueinander benachbart sind, eingreift, um einen Vorsprung eines Teils eines Ventilsystems in einer radialen Richtung der ersten und zweiten Nockenwelle aufzunehmen. Ein Elektromotor ist an einer Seite der Gruppe der Drosselkörper angeordnet. Zudem ist ein Drehzahlverringerungsmechanismus, der eine Ausgangsleistung des Elektromotors an eine Ventilwelle überträgt, zwischen den Drosselkörpern, die zueinander benachbart sind, an einer anderen Stelle in der Gruppe der Drosselkörper in einer zu der Ventilkammer benachbarten Beziehung angeordnet.
Aus DE 28 50 975 A1 ist eine Einrichtung zur Gemischbildung für fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem Drosselklappengehäuse mit mindestens einem im Wesentlichen lotrechten Saugkanal und einer verstellbaren Drosselklappe bekannt, die in diesem liegt. Ein Einspritzgerät ist vorgesehen, dem Kraftstoff mit niedrigem Druck zugeleitet wird und das den Kraftstoff in den Saugkanal stromaufwärts der Drosselklappe einspritzt. Hierzu ist das Einspritzgerät stromaufwärts des Saugkanals angeordnet und weist koaxial zum Saugkanal gerichtete Kraftstoffaustrittskanäle auf, durch die der Kraftstoff im Wesentlichen nach unten gerichtet in den Saugkanal gespritzt wird. Weiterhin sind ein Ventilsitz am oberen Ende der Kraftstoffaustrittskanäle und eine den Ventilsitz umgebende Kraftstoffkammer sowie ein lotrecht bewegbares Ventilglied zum Schließen der Kraftstoffaustrittskanäle am Ventilsitz vorgesehen. Das Einspritzgerät enthält eine wie die erste Kraftstoffkammer im wesentlichen horizontal ausgerichtete zweite Kraftstoffkammer, einen im wesentlichen horizontalen Kraftstoffeinlasskanal von der zweiten Kraftstoffkammer zur ersten Kraftstoffkammer, einen Kraftstoffeinlasskanal zu einem Umfangspunkt der zweiten Kraftstoffkammer und einen Kraftstoffrückstromkanal an einem in Umfangsrichtung Abstand vom Kraftstoffeinlasskanal aufweisenden Umfangspunkt der zweiten Kraftstoffkammer, so dass überschüssiger Kraftstoff in Umfangsrichtung die zweite Kraftstoffkammer durchströmt und den den Kraftstoffaustrittskanälen zugeteilten Kraftstoff kühlt. Die Kanäle sind so bemessen, dass die dem Einspritzgerät zugeführte Kraftstoffmenge wesentlich größer als die in den Saugkanal eingespritzte Menge ist.
Schließlich ist in DE 29 04 098 A1 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine verbundenen Drosselgehäuse mit einem oder mehreren Lufteinlasskanälen, von denen jeder mit einer unterschiedlichen Saugrohrebene zur Lieferung einer Luft-Kraftstoffladung zu wenigstens einem der Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist, und mit einer Drosselanordnung einschließlich einer drehbaren Drosselklappe zur Steuerung der durch die Einlassbohrung strömenden Luftmenge beschrieben. Weiterhin ist eine KraftstoffEinspritzdüse mit einem Düsenmantel einschließlich eines darin angeordneten Kraftstoff-Sammelraums und eines im Düsenmantel befestigten Kraftstoff-Einspritzventils zur Dosierung von Kraftstoff aus der Sammelkammer in die durch den Lufteinlasskanal strömende Luft vorgesehen. Der Düsenmantel ist stromauf der Drosselklappe aufgehängt und das Einspritzventil erzeugt eine hohle kegelförmige Strahlform, wodurch bei gedrehter Drosselklappe im Wesentlichen der gesamte eingespritzte Kraftstoff auf die Öffnung zwischen der Drosselklappe und der Wand des Lufteinlasskanals gerichtet ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Anordnung bereitzustellen, die im Hinblick auf ihre Funktionsweise im Vergleich zu den aus dem Stand-der-Technik bekannten Anordnungen optimiert ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Drosselkörperanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, einen Krümmer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15 sowie eine Anordnung, um einem Motor Kraftstoff bereitzustellen, gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 19. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den detaillierten Ausführungsformen, den Zeichnungen sowie den abhängigen Patentansprüchen.
In mindestens einigen Implementierungen umfasst eine Drosselkörperanordnung einen Körper, der mehrere Drosselbohrungen aufweist, mehrere Drosselventilköpfe, von denen einer in jeder der Drosselbohrungen aufgenommen ist, mindestens eine Drosselventilwelle, mit der die Drosselventilköpfe verbunden sind, und mindestens eines von einem Kraftstoffdosierventil und einem Dampfabscheider, die von dem Körper getragen werden.
Jeder Ventilkopf kann mit derselben Drosselventilwelle verbunden sein. Mehrere Kraftstoffdosierventile können mit einem Kraftstoffdosierventil versehen sein, das für jede Drosselbohrung vorgesehen ist, und jedes Kraftstoffdosierventil kann elektrisch betätigt sein. Für jede Drosselbohrung kann mindestens ein Kraftstoffdosierventil vorgesehen sein, und der Dampfabscheider kann eine Einlasskammer umfassen, die zumindest teilweise innerhalb des Körpers definiert ist und einen Einlass in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhr und einen Auslass in Verbindung mit jedem Kraftstoffdosierventil aufweist. Die Einlasskammer kann mindestens einen Auslass umfassen und jedes Kraftstoffdosierventil kann mit mindestens einem Auslass der Einlasskammer verbunden sein. Kraftstoff kann mit einem Druck von 6 psi oder weniger von der Einlasskammer zu den Kraftstoffdosierventilen strömen. In zumindest einigen Implementierungen strömt Kraftstoff von der Einlasskammer zu den Kraftstoffdosierventilen gemäß der Schwerkraft.
Die Anordnung kann auch ein Entlüftungsventil umfassen, das eine geschlossene Position, die zumindest einen Fluss oder Strom dadurch verhindert, und eine offene Position aufweist, in der Gase aus der Einlasskammer strömen. Die Anordnung kann ferner einen Drucksensor umfassen, der mit der Einlasskammer verbunden ist und der betreibbar ist, um ein Signal bereitzustellen, das auf den Druck innerhalb der Einlasskammer hinweist, und das Entlüftungsventil kann zumindest teilweise als eine Funktion des Drucks innerhalb der Einlasskammer elektrisch betätigt und gesteuert werden.
Es kann ein Einlassventil vorgesehen sein, das zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position bewegbar ist, um selektiv zu gestatten, dass Kraftstoff in die Einlasskammer eintritt, wenn sich das Einlassventil in der offenen Position befindet, und ein Schwimmer kann mit dem Einlassventil verbunden sein. Der Schwimmer kann auf den Füllstand oder das Niveau von flüssigem Kraftstoff reagieren, um das Einlassventil in die geschlossene Position zu bewegen, wenn ein maximales Kraftstoffniveau in der Einlasskammer vorhanden ist. In zumindest einigen Implementierungen ist die Einlasskammer bei maximalem Kraftstoffniveau in der Einlasskammer nicht vollständig mit flüssigem Kraftstoff gefüllt, so dass ein Raum über dem Kraftstoffniveau verbleibt, in dem Gase vorhanden sind. Die Einlasskammer kann als ein Kraftstoff- und Dampfabscheider definiert sein oder fungieren, wobei sich flüssiger Kraftstoff in einem gravitativ unteren Bereich der Einlasskammer und Gase (z. B. Luft und Kraftstoffdampf) in einem gravitativ oberen Bereich der Einlasskammer befinden.
Die Anordnung kann mindestens ein elektrisch gesteuertes Stellglied, das die Drosselventilwelle dreht, oder einen Drosselpositionssensor aufweisen, der auf die Drehposition der Drosselventilwelle anspricht. Wenn mehrere Drosselventilköpfe von derselben Drosselventilwelle getragen werden, kann ein einzelnes Stellglied jeden Ventilkopf drehen und/oder ein einziger Positionssensor kann verwendet werden, um die Position mehrerer Drosselventile zu bestimmen.
Die Anordnung kann eine Verstärkungs-Venturi-Düse aufweisen, die in einer der mehreren Drosselbohrungen angeordnet ist, und flüssiger Kraftstoff kann durch mindestens einen Teil der Verstärkungs-Venturi-Düse in die Drosselbohrung fließen. Ein Luftansaugdurchgang kann mit mindestens einer von mehreren Drosselbohrungen und mit mindestens einem Kraftstoffdosierventil verbunden sein, um einen Gasstrom (Luft und/oder Kraftstoffdampf) bereitzustellen, der mit Kraftstoff gemischt wird, der durch das Kraftstoffdosierventil fließt.
In mindestens einigen Implementierungen umfasst ein Krümmer oder Verteiler für einen Motor einen Körper mit einem Luft/Kraftstoff-Durchgang, durch den Kraftstoff und Luft zum Motor strömen, sowie mindestens eines von einem Kraftstoffinjektor und einem Dampfabscheider, die von dem Körper getragen werden und durch die flüssiger Kraftstoff in den Luft/KraftstoffDurchgang zugeführt werden. Ein Dampfabscheider kann von dem Körper getragen werden und der Dampfabscheider kann eine Einlasskammer aufweisen, die zumindest teilweise innerhalb des Körpers definiert ist und einen Einlass in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhr und einen Auslass aufweist, durch den Kraftstoff dem Luft/Kraftstoff-Durchgang zugeführt wird. Ein Kraftstoffinj ektor kann von dem Körper getragen werden und der Kraftstoffinj ektor kann einen Einlass in Verbindung mit der Einlasskammer und einen Auslass in Verbindung mit dem Luft/Kraftstoff-Durchgang aufweisen, um Kraftstoff aus der Einlasskammer in den Luft/Kraftstoff-Durchgang zu liefern, wenn ein Ventil des Kraftstoffinjektors sich in einer geöffneten Position befindet. In mindestens einigen Implementierungen ist ein Drosselkörper mit dem Körper verbunden und weist eine Drosselbohrung in Verbindung mit dem Luft/KraftstoffDurchgang und mindestens ein Drosselventil in der Drosselbohrung auf, um den Luftstrom durch die Drosselbohrung zu steuern.
In mindestens einigen Implementierungen umfasst eine Anordnung zum Bereitstellen von Kraftstoff an einen Motor einen Körper, der angepasst ist, um mit einem Ansaugkrümmer verbunden zu werden, wobei der Körper einen Luft/Kraftstoff-Durchgang aufweist, durch den Luft zum Ansaugkrümmer strömt, einen Kraftstoffinj ektor, der vom Körper getragen wird und mit dem Luft/Kraftstoff-Durchgang in Verbindung steht, um Kraftstoff in den Luft/KraftstoffDurchgang bereitzustellen, und optional einen Kraftstoff/Dampf-Abscheider, der von dem Körper getragen wird und ein Kraftstoffvolumen aufweist, das mit dem Kraftstoffinjektor in Verbindung steht. In zumindest einigen Implementierungen befindet sich ein Drosselkörper stromaufwärts des Körpers und weist eine Drosselbohrung auf, die mit dem Luft/KraftstoffDurchgang verbunden ist. Der Drosselkörper kann mindestens ein Drosselventil in der Drosselbohrung aufweisen, um den Luftstrom durch die Drosselbohrung zu steuern, wodurch der Luftstrom von der Drosselbohrung mit dem Kraftstoffstrom von dem Kraftstoffinjektor in dem Luft/Kraftstoff-Durchgang kombiniert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und der besten Betriebsweise wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen fortgesetzt, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Drosselkörperanordnung mit mehreren Bohrungen ist, aus denen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch einem Motor zugeführt werden kann, wobei ein Hauptkörper der Drosselkörperanordnung transparent dargestellt ist, um bestimmte innere Komponenten und Merkmale zu zeigen;
2 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der Drosselkörperanordnung;
3 stellt eine andere perspektivische Ansicht der Drosselkörperanordnung mit einer entfernten Abdeckung des Dampfabscheiders dar;
4 ist eine perspektivische Schnittansicht einer Drosselkörperanordnung;
5 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Drosselkörperanordnung;
6 stellt eine vergrößerte, fragmentarische perspektivische Ansicht eines Bereichs einer Drosselkörperanordnung dar, die einen Luftansaugweg und ein Ventil zeigt;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Ansaugkrümmers mit einer integrierten Dampfabscheider- und Kraftstoffeinspritzanordnung;
8 zeigt eine Schnittansicht des Ansaugkrümmers;
9 stellt eine andere Schnittansicht des Ansaugkrümmers dar;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Dampfabscheider- und Kraftstoffeinspritzanordnung, die einen Ansaugkrümmer-Verbindungsbereich oder einen Abstandshalter umfasst; und
11 ist eine Schnittansicht der Anordnung von 10.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter detaillierterer Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen die 1 - 3 eine Ladungsbildungsvorrichtung 10, die einem Verbrennungsmotor 12 (schematisch in 1 gezeigt) ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitstellt, um den Betrieb des Motors zu unterstützen. Die Ladungsbildungsvorrichtung 10 kann an einem Zwei- oder Viertakt-Verbrennungsmotor verwendet werden und umfasst in mindestens einigen Implementierungen eine Drosselkörperanordnung 10, aus der Luft und Kraftstoff zur Zufuhr an den Motor abgegeben werden.
Die Anordnung 10 umfasst ein Gehäuse mit einem Drosselkörper 18, das mehr als eine Drosselbohrung 20 aufweist (dargestellt als zwei getrennte Bohrungen, die sich parallel zueinander durch den Körper erstrecken), die jeweils einen Einlass 22 (2), durch den Luft in die Drosselbohrung 20 aufgenommen wird, und einen Auslass 24 (1) aufweisen, der verbunden ist oder auf andere Weise in Verbindung gebracht ist mit dem Motor (z. B. einem Ansaugkrümmer 26 davon). Falls gewünscht, können die Einlässe Luft von einem Luftfilter (nicht gezeigt) erhalten, und diese Luft kann mit Kraftstoff gemischt werden, der von getrennten Kraftstoffdosierventilen 28, 29 bereitgestellt wird, die getragen werden von oder in Verbindung stehen mit dem Drosselkörper 18. Der Ansaugkrümmer 26 steht im Allgemeinen mit einer Brennkammer oder einem Kolbenzylinder des Motors während aufeinanderfolgender zeitgesteuerter Perioden eines Kolbenzyklus in Verbindung. Bei einer Viertakt-Motoranwendung kann das Fluid, wie dargestellt, durch ein Einlassventil und direkt in den Kolbenzylinder fließen. Alternativ strömt bei einer Zweitakt-Motoranwendung typischerweise Luft durch das Kurbelgehäuse (nicht gezeigt), bevor sie in den Brennkammerbereich des Kolbenzylinders durch eine Öffnung in der Zylinderwand eintritt, die intermittierend durch den sich hin- und her-bewegenden Motorkolben geöffnet wird.
Die Drosselbohrungen 20 können jede gewünschte Form aufweisen, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) einen Zylinder mit konstantem Durchmesser oder eine Venturi-Form, wobei der Einlass zu einem sich verjüngenden oder konischen konvergierenden Bereich führt, der zu einem Hals mit reduziertem Durchmesser führt, der wiederum zu einem sich verjüngenden oder konischen divergierenden Bereich führt, der zum Auslass 24 führt. Der konvergierende Bereich kann die Geschwindigkeit der in den Hals strömenden Luft erhöhen und einen Druckabfall im Bereich des Halses erzeugen oder erhöhen. In zumindest einigen Implementierungen kann eine sekundäre Venturi-Düse, die manchmal als Verstärkungs-Venturi-Düse 36 bezeichnet wird, innerhalb einer oder mehrerer der Drosselbohrungen 20 angeordnet sein, unabhängig davon, ob die Drosselbohrung 20 eine Venturi-Form aufweist oder nicht. Falls gewünscht, können die Verstärkungs-Venturi-Düsen die gleichen sein, und nur eine wird weiter beschrieben. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann jede gewünschte Form aufweisen und umfasst, wie in den 1 und 4, einen konvergierenden Einlassbereich, der zu einem Zwischenhals mit verringertem Durchmesser führt, der zu einem divergierenden Auslass führt. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann mit dem Drosselkörper 18 innerhalb der Drosselbohrung 20 verbunden sein, und in einigen Implementierungen kann der Drosselkörper aus einem geeigneten Metall gegossen sein und die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann als Teil des Drosselkörpers ausgebildet sein, mit anderen Worten aus demselben Materialstück besteht, das als ein Merkmal des Drosselkörpers gegossen wurde, wenn der Rest des Drosselkörpers gebildet wird. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann auch ein Einsatz sein, der auf irgendeine geeignete Weise mit dem Drosselkörper 18 verbunden ist, nachdem der Drosselkörper geformt wurde. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 eine Wand 44, die einen inneren Durchgang 46 definiert, der sowohl an seinem Einlass als auch an seinem Auslass zur Drosselbohrung 20 hin offen ist. Ein Teil der Luft, die durch den Drosselkörper 18 strömt, strömt in und durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36, was die Geschwindigkeit dieser Luft erhöht und deren Druck verringert. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann eine Mittelachse 48 (4) aufweisen, die im Allgemeinen parallel zu einer Mittelachse 50 (4) der Drosselbohrung 20 angeordnet sein kann und radial davon versetzt ist, oder die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann auf irgendeine andere geeignete Weise ausgerichtet sein.
Bezugnehmend auf 1 wird die Luftströmungsrate durch die Drosselbohrung 20 und in den Motor zumindest teilweise durch ein oder mehrere Drosselventile 52 gesteuert. In mindestens einigen Implementierungen umfasst das Drosselventil 52 mehrere Köpfe 54, von denen einer in jeder Bohrung 20 aufgenommen ist, wobei jeder Kopf eine flache Platte aufweisen kann, die mit einer sich drehenden Drosselventilwelle 56 verbunden ist. Der Schaft bzw. die Welle 56 erstreckt sich durch eine in dem Drosselkörper 18 ausgebildete Wellenbohrung 58, die die Drosselbohrungen 20 schneidet und im Allgemeinen senkrecht zu diesen angeordnet sein kann. Das Drosselventil 52 kann angetrieben oder bewegt werden von einem Stellglied 60 zwischen einer Leerlaufposition, in der die Köpfe 54 den Luftstrom durch die Drosselbohrungen 20 im Wesentlichen blockieren, und einer vollständig oder weit geöffneten Position, in der die Köpfe 54 die geringste Beschränkung für den Luftstrom durch die Drosselbohrungen 20 darstellen. In einem Beispiel kann das Stellglied 60 ein elektrisch angetriebener Motor 62 sein, der mit der Drosselventilwelle 56 verbunden ist, um die Welle zu drehen und somit die Ventilköpfe 54 innerhalb der Drosselbohrungen 20 zu drehen. In einem anderen Beispiel kann das Stellglied 60 eine mechanische Verbindung aufweisen, wie beispielsweise einen Hebel, der an einer Drosselventilwelle 56 angebracht ist, mit der ein Bowden-Draht oder Bowden-Zug verbunden sein kann, um die Welle 56 wie gewünscht und wie im Stand der Technik bekannt manuell zu drehen. Auf diese Weise können mehrere Ventilköpfe auf einer einzigen Welle getragen und gleichzeitig innerhalb verschiedener Drosselbohrungen gedreht werden. Ein einziges Stellglied kann die Drosselventilwelle antreiben, und ein einziger Drosselpositionssensor kann verwendet werden, um die Drehposition des Drosselventils (z. B. der Ventilköpfe 54 innerhalb der Drosselbohrungen 20) zu bestimmen.
Die Kraftstoffdosierventile 28 können für jede Bohrung 20 gleich sein, so dass nur eines weiter beschrieben wird. Das Kraftstoffdosierventil 28 kann aufweisen: einen Einlass 66, dem Kraftstoff zugeführt wird, ein Ventilelement 68 (z. B. einen Ventilkopf), das die Kraftstoffströmungsrate steuert, und einen Auslass 70 stromabwärts des Ventilelements 68. Um die Betätigung und Bewegung des Ventilelements 68 zu steuern, kann das Kraftstoffdosierventil 28 ein elektrisch angetriebenes Stellglied 72 umfassen oder diesem zugeordnet sein, wie beispielsweise (aber nicht beschränkt auf) ein Solenoid. Unter anderem kann das Solenoid 72 aufweisen: ein äußeres Gehäuse 74, das innerhalb eines Hohlraums 76 in dem Drosselkörper 18 aufgenommen ist, eine Spule 78, die um einen Spulenkörper 80 gewickelt ist, der in dem Gehäuse 74 aufgenommen ist, einen elektrischen Verbinder 82, der angeordnet ist, um mit einer Stromquelle verbunden zu werden, um die Spule 78 selektiv zu erregen oder mit Spannung zu versorgen, und einen Anker 84, der verschiebbar innerhalb des Spulenkörpers 80 zur Hin- und Herbewegung zwischen ausgefahrener oder vorgerückter und eingefahrener oder zurückgezogener Position aufgenommen ist. Das Ventilelement 68 kann getragen werden oder anderweitig bewegt werden von dem Anker 84 relativ zu einem Ventilsitz 86, der innerhalb des Solenoids 72 und/oder des Drosselkörpers 18 definiert sein kann. Wenn sich der Anker 84 in seiner eingefahrenen oder zurückgezogenen Position befindet ist das Ventilelement 68 vom Ventilsitz 86 entfernt oder beabstandet und Kraftstoff kann durch den Ventilsitz fließen. Wenn sich der Anker 84 in seiner ausgefahrenen oder vorgerückten Position befindet kann das Ventilelement 68 geschlossen sein gegen oder aufliegen auf dem Ventilsitz 86, um Kraftstofffluss durch den Ventilsitz zu hemmen oder zu verhindern. In dem gezeigten Beispiel ist der Ventilsitz 86 innerhalb des Hohlraums 76 des Drosselkörpers 18 definiert und kann durch ein Merkmal des Drosselkörpers oder durch eine Komponente definiert sein, die eingesetzt ist in und getragen wird von dem Drosselkörper oder dem Solenoid-Gehäuse 74. Das Solenoid 72 kann aufgebaut sein, wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/896,764 ausgeführt. Der Einlass 68 kann zentral oder allgemein koaxial mit dem Ventilsitz 86 angeordnet sein, und der Auslass 70 kann radial nach außen vom Einlass beabstandet und im Allgemeinen radial nach außen ausgerichtet sein. Natürlich können stattdessen andere Dosierventile verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, verschiedene Solenoid-Ventile oder im Handel erhältliche Kraftstoffinjektoren, falls dies in einer bestimmten Anwendung gewünscht wird.
Kraftstoff, der durch den Ventilsitz 86 fließt (z. B. wenn das Ventilelement 68 durch Zurückziehen des Ankers 84 vom Ventilsitz bewegt wird), fließt zu dem Dosierventilauslass 70 zur Zufuhr in die Drosselbohrung 20. In mindestens einigen Implementierungen wird Kraftstoff, der durch den Auslass 70 fließt, in die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 geleitet, wenn eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 in der Drosselbohrung 20 enthalten ist. Bei Implementierungen, bei denen die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 vom Auslass 70 beabstandet ist, kann sich ein Auslassrohr 92 (4) von einem Durchgang oder einer Öffnung, die mindestens einen Teil des Auslasses 70 definiert, und durch eine Öffnung in der Wand 44 der Verstärkungs-Venturi-Düse erstrecken, um mit Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse in Verbindung zu stehen. Das Rohr 92 kann sich erstrecken in und in Verbindung stehen mit dem Hals 40 der Verstärkungs-Venturi-Düse 36, wobei ein negatives oder unteratmosphärisches Drucksignal von größter Stärke sein kann, und die Geschwindigkeit der durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 strömenden Luft kann am größten sein. Natürlich kann sich das Rohr 92 nach Wunsch in einen anderen Bereich der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 öffnen. Ferner kann sich das Rohr 92 durch die Wand 44 erstrecken, so dass ein Ende des Rohrs in den Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse hineinragt, oder das Rohr kann sich durch den Durchgang der Verstärkungs-Venturi-Düse erstrecken, so dass ein Ende des Rohrs die gegenüberliegende Wand der Verstärkungs-Venturi-Düse schneidet, und es kann Löcher, Schlitze oder andere Merkmale aufweisen, durch die Kraftstoff in den Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse fließen kann, oder das Ende des Rohrs kann innerhalb der Öffnung 94 angeordnet und vom Durchgang zurückgesetzt oder beabstandet sein (d.h. nicht in den Durchgang hineinragen).
Wie in den 4 und 6 dargestellt können weiterhin Luftansaugdurchgänge 172, 173 mit jedem oder irgendeinem der mehreren Dosierventile 28 verwendet werden, wenn mehr als ein Dosierventil verwendet wird. Die Luftansaugdurchgänge 172, 173 können sich von einem Bereich der Drosselbohrungen 20 stromaufwärts des Kraftstoffauslasses des Dosierventils erstrecken, dem sie zugeordnet sind, und können mit dem Kraftstoffdurchgang in Verbindung stehen, der zum Kraftstoffauslass des Dosierventils führt. In dem gezeigten Beispiel führen die Luftansaugdurchgänge 172, 173 von einem Einlassende 22 des Drosselkörpers 18 zu den Kraftstoffauslassdurchgängen.
In dem Beispiel, in dem sich eine Kraftstoffleitung 92 in eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 erstreckt, können sich die Ansaugdurchgänge 172, 173 erstrecken in oder in Verbindung stehen mit der Kraftstoffleitung (wie in 6 gezeigt), um Luft aus den Ansaugdurchgängen und Kraftstoff aus den Dosierventilen 28 in die Kraftstoffleitung 92 bereitzustellen, wo sie mit Luft gemischt werden können, die durch die Drosselbohrungen 20 und Verstärkungs-Venturi-Düsen 36 strömt.
Falls gewünscht, kann ein Strahl eines anderen Strömungsreglers in den Ansaugdurchgängen 172, 173 vorgesehen sein, um die Luftströmungsrate in den Durchgängen zu steuern. Zusätzlich zu oder anstelle eines Strahls oder eines anderen Durchflussreglers kann die Durchflussrate durch die Ansaugdurchgänge 172, 173 zumindest teilweise durch ein Ventil gesteuert werden. Das Ventil könnte irgendwo entlang der Durchgänge 172, 173 angeordnet sein, einschließlich stromaufwärts des Einlasses der Durchgänge. In mindestens einer Implementierung kann das Ventil zumindest teilweise durch die Drosselventilwelle 56 definiert sein. In diesem Beispiel schneidet der Ansaugdurchgang 172 die Drosselwellenbohrung oder steht mit dieser in Verbindung, so dass Luft, die durch die Ansaugdurchgänge strömt, durch die Drosselwellenbohrung strömt, bevor die Luft in die Drosselbohrung abgegeben wird. Separate Hohlräume, wie Löcher 174 oder Schlitze, können in der Drosselventilwelle 56 (z. B. durch die Welle hindurch oder in einem Bereich des Umfangs der Welle) ausgebildet und mit den Durchgängen 172, 173 ausgerichtet sein, wie in 6 gezeigt. Wenn sich die Drosselventilwelle 56 dreht, ändert sich das Ausmaß, in dem der Hohlraum mit dem Ansaugdurchgang ausgerichtet ist oder sich damit deckt. Somit ändert sich der effektive oder offene Strömungsbereich durch das Ventil, was die Luftströmungsrate ändern kann, die von dem Ansaugdurchgang bereitgestellt wird. Falls gewünscht, können in mindestens einer Position der Drosselklappe die Hohlräume zu den Ansaugdurchgängen hin überhaupt nicht offen sein, so dass ein Luftstrom von den Ansaugdurchgängen an der Drosselbohrung vorbei nicht auftritt oder im Wesentlichen verhindert wird. Daher kann der Luftstrom, der von den Ansaugdurchgängen zu der Drosselbohrung bereitgestellt wird, zumindest teilweise als eine Funktion der Drosselventilposition gesteuert werden.
Kraftstoff kann von einer Kraftstoffquelle zum Dosierventileinlass 66 bereitgestellt werden, und wenn das Ventilelement 68 am Ventilsitz 86 nicht geschlossen ist, kann Kraftstoff durch den Ventilsitz und den Dosierventilauslass 70 sowie zur Drosselbohrung 20 fließen, um mit der dadurch strömenden Luft gemischt und als ein Kraftstoff-Luft-Gemisch dem Motor zugeführt zu werden. Die Kraftstoffquelle kann dem Dosierventil 28 Kraftstoff bei einem gewünschten Druck zuführen. In zumindest einigen Implementierungen kann der Druck Umgebungsdruck oder ein leicht überatmosphärischer Druck sein, beispielsweise bis zu 6 psi über dem Umgebungsdruck.
Um dem Dosierventileinlass 66 Kraftstoff zuzuführen, kann die Drosselkörperanordnung 10 eine Einlasskammer 100 (3) aufweisen, in der Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhr, wie beispielsweise einem Kraftstofftank, aufgenommen wird. Die Drosselkörperanordnung 10 kann einen Kraftstoffeinlass 104 umfassen, der zur Einlasskammer 100 führt. In einem System, in dem der Kraftstoffdruck im Allgemeinen bei Atmosphärendruck liegt, kann der Kraftstoffstrom der Einlasskammer 100 gemäß der Schwerkraft zugeführt werden. In zumindest einigen Implementierungen, wie in den 3 und 4 gezeigt, kann eine Ventilanordnung 106 den Kraftstoffstrom in die Einlasskammer 100 steuern. Die Ventilanordnung 106 kann ein Ventilelement 108 aufweisen und kann einen Ventilsitz umfassen oder diesem zugeordnet sein, so dass ein Bereich des Ventilelements 108 selektiv mit dem Ventilsitz in Eingriff bringbar ist, um den Fluidstrom oder Fluidfluss durch den Ventilsitz zu hemmen oder zu verhindern, wie dies nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das Ventilelement 108 kann mit einem Stellglied 112 verbunden sein, das das Ventil 108 relativ zu dem Ventilsitz bewegt, wie es nachstehend ausführlicher dargelegt wird. Eine Entlüftungsöffnung oder Durchlass 102 (4 und 5) kann mit der Einlasskammer und mit dem Motoransaugkrümmer oder anderswo verbunden sein, wie gewünscht, solange der gewünschte Druck innerhalb der Einlasskammer 100 bei Verwendung erreicht wird, was den atmosphärischen Druck einschließen kann. Das Kraftstoffniveau in der Einlasskammer 100 liefert eine Höhe oder einen Druck des Kraftstoffs, der durch das Dosierventil 28 fließen kann, wenn das Dosierventil geöffnet ist.
Um ein gewünschtes Kraftstoffniveau in der Einlasskammer 100 aufrechtzuerhalten, wird das Ventil 108 durch den Aktuator 112 relativ zum Ventilsitz bewegt, der in dem gezeigten Beispiel einen Schwimmer umfasst oder durch diesen definiert ist, der in der Einlasskammer aufgenommen ist und auf das Kraftstoffniveau in der Einlasskammer reagiert. Der Schwimmer 112 kann im Kraftstoff schwimmfähig sein und einen Hebel bereitstellen, der schwenkbar mit dem Drosselkörper 18 oder einer Abdeckung 118 verbunden ist, die mit dem Körper 18 an einem Stift verbunden ist, und das Ventil 108 kann mit dem Schwimmer 112 zur Bewegung verbunden sein, wenn sich der Schwimmer als Reaktion auf Änderungen des Kraftstoffniveaus innerhalb der Einlasskammer 100 bewegt. Wenn ein gewünschtes maximales Kraftstoffniveau in der Einlasskammer 100 vorhanden ist, wurde der Schwimmer 112 in eine Position in der Einlasskammer bewegt, in der das Ventil 108 in Eingriff steht mit und geschlossen ist gegen den Ventilsitz, was den Kraftstoffeinlass 104 schließt und den weiteren Kraftstoffstrom in die Einlasskammer 100 verhindert. Wenn Kraftstoff aus der Einlasskammer 100 (z. B. zur Drosselbohrung 20 durch das Dosierventil 28) abgegeben wird, bewegt sich der Schwimmer 112 als Reaktion auf das niedrigere Kraftstoffniveau in der Einlasskammer und bewegt dadurch das Ventil 108 vom Ventilsitz weg, so dass der Kraftstoffeinlass 104 wieder offen ist. Wenn der Kraftstoffeinlass 104 geöffnet ist, fließt zusätzlicher Kraftstoff in die Einlasskammer 100, bis ein maximales Niveau erreicht ist und der Kraftstoffeinlass 104 wieder geschlossen wird.
Die Einlasskammer 100 kann zumindest teilweise durch den Drosselkörper 18, beispielsweise durch eine in dem Drosselkörper ausgebildete Aussparung, und einen Hohlraum in der Abdeckung 118 definiert sein, die von dem Drosselkörper getragen wird und einen Teil des Gehäuses der Drosselkörperanordnung 10 definiert. Die Auslässe 120 (5) der Einlasskammer 100 führen zum Dosierventil-Einlass 66 jedes Dosierventils 28, 29. Damit ist Kraftstoff an dem Dosierventil 28 jederzeit verfügbar, wenn sich Kraftstoff in der Einlasskammer 100 befindet, wobei der Auslass 120 in zumindest einigen Implementierungen ein offener Durchgang ohne irgendein dazwischenliegendes Ventil sein kann. Der Auslass 120 kann sich von dem Boden oder einem unteren Bereich der Einlasskammer erstrecken, so dass Kraftstoff unter atmosphärischem Druck zum Dosierventil 28 fließen kann.
Bei Verwendung der Drosselkörperanordnung 10 wird Kraftstoff in der Einlasskammer 100, wie oben beschrieben, und somit in dem Auslass 120 und in dem Dosierventil-Einlass 66 gehalten. Wenn das Dosierventil 28 geschlossen ist, gibt es keinen oder im Wesentlichen keinen Kraftstoffstrom durch den Ventilsitz 86 und somit gibt es keinen Kraftstoffstrom zu dem Dosierventilauslass 70 oder zu der Drosselbohrung 20. Um dem Motor Kraftstoff zuzuführen, wird das Dosierventil 28 geöffnet und Kraftstoff fließt oder strömt in die Drosselbohrung 20, wird mit Luft gemischt und dem Motor als ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Der Zeitpunkt und die Dauer des Öffnens und Schließens des Dosierventils können durch einen geeigneten Mikroprozessor oder eine andere Steuerung gesteuert werden. Der Zeitpunkt des Kraftstoffstroms (z. B. Einspritzung) oder wenn das Dosierventil 28 während eines Motorzyklus geöffnet wird, kann das Drucksignal an dem Auslass 70 und damit den Differenzdruck über das Dosierventil 28 und die resultierende Kraftstoff-Durchflussrate in die Drosselbohrung 20 variieren. Ferner ändern sich sowohl der Betrag des Motordrucksignals als auch der Luftströmungsrate durch das Drosselventil 52 signifikant zwischen dem Betrieb des Motors im Leerlauf und dem Betrieb des Motors bei weit geöffneter Drossel. In Kombination beeinflusst die Dauer, die das Dosierventil 28 für eine gegebene Kraftstoffströmungsrate geöffnet wird, die Kraftstoffmenge, die in die Drosselbohrung 20 fließt.
Die Einlasskammer 100 kann auch dazu dienen, flüssigen Kraftstoff von gasförmigem Kraftstoffdampf und Luft zu trennen. Flüssiger Kraftstoff setzt sich am Boden der Einlasskammer 100 ab und der Kraftstoffdampf und die Luft steigen zu dem oberen Ende der Einlasskammer auf, wo der Kraftstoffdampf und die Luft aus der Einlasskammer durch den Entlüftungsdurchgang 102 oder den Entlüftungsauslass strömen können (und daher in den Ansaugkrümmer und dann in eine Motor-Brennkammer abgegeben werden können). Um das Entlüften von Gasen aus der Einlasskammer 100 zu steuern, kann am Entlüftungsdurchgang 102 ein Entlüftungsventil 130 vorgesehen sein. Das Entlüftungsventil 130 kann ein Ventilelement 132 aufweisen, das relativ zu einem Ventilsitz bewegt wird, um selektiv einen Fluidfluss durch die Entlüftung oder den Entlüftungsdurchgang 102 zu ermöglichen. Um weiterhin eine Steuerung des Flusses durch den Entlüftungsdurchgang 102 zu ermöglichen, kann das Entlüftungsventil 130 elektrisch betätigt werden, um das Ventilelement 132 zwischen offener und geschlossener Position relativ zu dem Ventilsitz 134 zu bewegen.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, kann das Entlüftungsventil 130 zur Steuerung der Betätigung und Bewegung eines Ventilelements 132 ein elektrisch angetriebenes Stellglied umfassen oder diesem zugeordnet sein, wie (aber nicht beschränkt auf) ein Solenoid 136. Unter anderem kann das Solenoid 136 aufweisen: ein Außengehäuse, das in einem Hohlraum in dem Drosselkörper 18 oder der Abdeckung 118 aufgenommen und darin von einer Halteplatte oder einem Haltekörper gehalten wird, eine Spule, die um einen in dem Gehäuse aufgenommenen Spulenkörper gewickelt ist, einen elektrischen Verbinder 146, der angeordnet ist, um mit einer Stromquelle verbunden zu sein, um die Spule selektiv zu erregen oder mit Spannung zu versorgen, einen Anker, der verschiebbar innerhalb des Spulenkörpers zur Hin- und Herbewegung zwischen vorgerückter oder ausgefahrener und zurückgezogener oder eingefahrener Position aufgenommen ist, und einen Ankeranschlag. Das Ventilelement 132 kann getragen werden von oder anderweitig bewegt werden durch den Anker relativ zu einem Ventilsitz, der definiert sein kann in einem oder mehreren von dem Solenoid 136, dem Drosselkörper 18 und der Abdeckung 118. Wenn sich der Anker in seiner eingefahrenen oder zurückgezogenen Position befindet, ist das Ventilelement 132 vom Ventilsitz entfernt oder beabstandet und Kraftstoff kann durch den Ventilsitz fließen. Wenn sich der Anker 148 in seiner ausgefahrenen oder vorgerückten Position befindet, kann das Ventilelement 132 gegen den Ventilsitz 134 schließen oder darauf aufliegen, um den Kraftstoffstrom durch den Ventilsitz zu hemmen oder zu verhindern. Das Solenoid 136 kann aufgebaut sein, wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/896,764 dargelegt. Natürlich können stattdessen andere Ventile, einschließlich, aber nicht beschränkt auf verschiedene Solenoid-Ventile (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Solenoid-Ventile vom Piezo-Typ) oder andere elektrisch betätigte Ventile verwendet werden, wenn dies in einer bestimmten Anwendung gewünscht wird.
Der Entlüftungsdurchgang 102 oder der Entlüftungsauslass könnte mit einem Filter oder Dampfbehälter verbunden sein, der ein Adsorptionsmaterial, wie Aktivkohle, umfasst, um Kohlenwasserstoffe aus dem Dampf zu reduzieren oder zu entfernen. Der Entlüftungsdurchgang 102 könnte auch oder stattdessen mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden sein, wo der Dampf einem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemisch zugesetzt werden kann, das von der Drosselbohrung 20 bereitgestellt wird. Auf diese Weise werden Dampf und Luft, die durch das Entlüftungsventil 130 strömen, wie gewünscht zu einer stromabwärtigen Komponente geleitet. In der gezeigten Implementierung erstreckt sich ein Auslassdurchgang 154 von der Abdeckung 118 stromabwärts des Ventilsitzes 134 und zu einem Ansaugkrümmer des Motors (z. B. über die Drosselbohrungen 20). Während gezeigt ist, dass der Auslassdurchgang 154 zumindest teilweise in einer Leitung definiert ist, die außerhalb der Abdeckung 118 und des Drosselkörpers 18 verläuft, könnte der Auslassdurchgang 154 stattdessen zumindest teilweise durch eine oder mehrere Bohrungen oder Hohlräume definiert sein, die in dem Drosselkörper und/oder der Abdeckung und/oder durch eine Kombination von inneren Hohlräumen/Durchgängen und einer äußeren Leitung oder Leitungen gebildet werden.
In mindestens einigen Implementierungen definiert die Abdeckung 118 einen Teil der Einlasskammer 100 und der Entlüftungsdurchgang 102 erstreckt sich zumindest teilweise innerhalb der Abdeckung und steht an einem ersten Ende mit der Einlasskammer 100 und an einem zweiten Ende mit einem Auslass von dem Drosselkörper (z.B. der Abdeckung) in Verbindung. Das Entlüftungsventil 130 und der Ventilsitz 132 sind zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Entlüftungsdurchgangs 102 angeordnet, so dass das Entlüftungsventil den Fluss durch den Entlüftungsdurchgang steuert. In der gezeigten Implementierung befindet sich der Entlüftungsdurchgang 102 vollständig innerhalb der Abdeckung 118, und das Entlüftungsventil 130 wird von der Abdeckung getragen, z.B. innerhalb des in der Abdeckung gebildeten Hohlraums.
In mindestens einigen Implementierungen kann ein Druck in dem Entlüftungsdurchgang 102 den Kraftstoffstrom von der Einlasskammer 100 zu dem Kraftstoffdosierventil 28 und zu der Drosselbohrung 20 stören. Wenn beispielsweise der Entlüftungsdurchgang 102 mit dem Ansaugkrümmer oder mit einem Luftreiniger-Kasten/Filter verbunden ist, kann innerhalb des Entlüftungsdurchgangs ein Unterdruck vorhanden sein. Der Unterdruck kann, wenn er an die Einlasskammer 100 übertragen wird, den Druck in der Einlasskammer verringern und den Kraftstoffstrom aus der Einlasskammer verringern. Dementsprechend kann ein Schließen des Entlüftungsventils 130 die Übertragung des Unterdrucks von dem Entlüftungsdurchgang 102 an die Einlasskammer 100 hemmen oder verhindern. Ein Drucksensor, der auf Druck im Entlüftungsdurchgang 102 oder in beispielsweise dem Ansaugkrümmer anspricht, kann ein Signal liefern, das verwendet wird, um zumindest teilweise die Betätigung des Entlüftungsventils 130 als eine Funktion des erfassten Drucks zu steuern, um die Kontrolle über den Druck in der Einlasskammer zu verbessern. Auch oder stattdessen kann das Entlüftungsventil 130 geschlossen sein, um zu ermöglichen, dass ein positiver, überatmosphärischer Druck in der Einlasskammer 100 vorhanden ist, was den Kraftstoffstrom von der Einlasskammer zu der Drosselbohrung 20 verbessern kann. Und das Entlüftungsventil 130 kann geöffnet werden, damit Motordruckimpulse (z. B. von dem Ansaugkrümmer) den Druck in der Einlasskammer 100 erhöhen können. Wie oben erwähnt, kann das Öffnen des Entlüftungsventils 130 mit solchen Druckimpulsen mittels eines Drucksensors oder auf andere Weise zeitlich abgestimmt werden. Diese Beispiele ermöglichen eine bessere Steuerung des Kraftstoffstroms aus der Einlasskammer 100 und somit eine bessere Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das von der Drosselbohrung 20 abgegeben wird. Auf diese Weise kann das Entlüftungsventil 130 nach Wunsch geöffnet und geschlossen werden, um Gase aus der Einlasskammer 100 abzulassen und den Druck innerhalb der Einlasskammer zu steuern.
Darüber hinaus kann es wünschenswert sein, den Entlüftungsdurchgang 102 zu schließen, um zu verhindern, dass der Kraftstoff in der Einlasskammer 100 im Laufe der Zeit (aufgrund von Verdunstung, Oxidation oder auf andere Weise) schlecht wird, beispielsweise während einer Lagerung der Vorrichtung, mit der die Drosselkörperanordnung 10 verwendet wird. Auf diese Weise kann das Entlüftungsventil 130 geschlossen werden, wenn die Vorrichtung nicht verwendet wird, um die Wahrscheinlichkeit oder Geschwindigkeit zu verringern, mit der der Kraftstoff in der Drosselkörperanordnung 10 schlecht wird.
Wenn schließlich das Entlüftungsventil von offen nach geschlossen bewegt wird, verdrängen die Bewegung des Ankers und des Ventilelements 132 Luft/Dampf in dem Entlüftungsdurchgang 102 in Richtung und in die Einlasskammer 100, was den Druck in der Einlasskammer erhöhen kann. Wiederholte Betätigungen des Entlüftungsventils 130 können dann einen gewissen Druckanstieg bewirken, selbst wenn dieser relativ klein ist, der den Kraftstoffstrom von der Einlasskammer 100 zu der Drosselbohrung 20 erleichtert.
In mindestens einigen Implementierungen kann der Druck in der Einlasskammer 100 gesteuert werden durch Betätigung des Entlüftungsventils 130, um zwischen 0,34 mmHg und 19 mmHg zu liegen. In mindestens einigen Implementierungen kann das Entlüftungsventil 130 wiederholt geöffnet und geschlossen werden mit einer Zykluszeit zwischen 1,5 ms und 22 ms. Und in mindestens einigen Implementierungen kann das Entlüftungsventil 130 zumindest dann gesteuert werden, wenn sich das Drosselventil bei mindestens 50 % des Weges zwischen seiner LeerlaufPosition und seiner weit geöffneten Position befindet (z. B. zwischen 50 % und 100 % der Winkeldrehung von Leerlauf zu weit offen), zum Beispiel weil der Ansaugkrümmer-Druck in diesem Drosselpositionsbereich größer sein kann und somit eher den Druck in der Einlasskammer stört.
Das Entlüftungsventil 130 kann durch eine Steuerung 162 (1, 4 und 5) betätigt werden, die steuert, wann dem Solenoid 136 elektrische Energie zugeführt wird. Die Steuerung 162 kann dieselbe Steuerung sein, die das Kraftstoffdosierventil 28 betätigt, oder eine separate Steuerung. Ferner kann die Steuerung 162, die das Entlüftungsventil 130 und/oder das Kraftstoffdosierventil 28 betätigt, an der Drosselkörperanordnung 10 angebracht sein oder auf andere Weise von dieser getragen werden, oder die Steuerung kann je nach Wunsch entfernt von der Drosselkörperanordnung angeordnet sein. In dem gezeigten Beispiel wird die Steuerung 162 in einem Untergehäuse 164 getragen, das an dem Drosselkörper 18 und/oder der Abdeckung 118 angebracht ist oder auf andere Weise von dem Gehäuse (z. B. dem Körper und/oder der Abdeckung) getragen wird, und das eine Leiterplatte 166 und einen geeigneten Mikroprozessor 168 oder eine andere Steuerung umfassen kann zur Betätigung des Dosierventils 28, des Entlüftungsventils 130 und/oder des Drosselventils (z. B. wenn es von einem Motor 62 wie oben gezeigt und beschrieben gedreht wird). Ferner können Informationen von einem oder mehreren Sensoren verwendet werden, um den Betrieb des Entlüftungsventils zumindest teilweise zu steuern, und der oder die Sensoren können mit der Steuerung in Verbindung gebracht werden, die die Betätigung des Entlüftungsventils steuert.
Der Drosselkörper mit zwei Bohrungen und die Kraftstoffeinspritzanordnung können verwendet werden, um einem Mehrzylindermotor ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen. Die Anordnung kann den Ausgleich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Zylinder zu Zylinder, den Motorstart sowie die Gesamtlaufqualität und -leistung im Vergleich zu einer Anordnung mit einer einzigen Drosselbohrung und einem einzigen Kraftstoffinjektor oder einem einzelnen Einspritzpunkt oder Einspritzort verbessern.
Das System oder die Anordnung kann ein oben beschriebenes Niederdruck-KraftstoffeinspritzSystem mit irgendeiner der folgenden zusätzlichen Optionen aufweisen: eine einzige Drosselkörperanordnung mit einer Mehrzahl von Drosselbohrungen; einen oder mehrere Dampfabscheider, die in die Drosselkörperanordnung integriert sind; mindestens einen Injektor pro Drosselbohrung; eine optionale Verstärkungs-Venturi-Düse für den/die Injektor(en); ein einziges Motorsteuergerät/eine einzige Motorsteuerung; eine einzige Drosselwelle, die mehrere Drosselventilköpfe auf der Welle umfasst, einen in jeder Drosselbohrung; einen einzigen Drosselpositionssensor; es kann ein einziges Drosselstellglied umfassen, das elektronisch gesteuert werden kann; es kann zwei Zündspulen oder eine Zündspule mit zwei Enden aufweisen.
In einem anderen Beispiel, wie in den 7 bis 9 dargestellt, können ein Dampfabscheider 200 und mindestens ein Kraftstoffinjektor (z. B. ein Kraftstoffdosierventil 28) pro Ansaugkanal oder Luft/Kraftstoff-Durchgang 204 eines Ansaugkrümmers 26 in den Ansaugkrümmer 26 integriert sein. Diese Komponenten können sich stromabwärts von einem oder mehreren Drosselventilen 52 (7) befinden, die in einer Drosselbohrung 205 eines Drosselkörpers 206 getragen werden können und durch die der Luftstrom durch ein oder mehrere Drosselventile gesteuert wird, wie oben beschrieben. Somit kann in diesem Beispiel der Luftstrom durch den Drosselkörper 206 gesteuert werden, was, zumindest in einigen Implementierungen, nicht auch Kraftstoff in diesen Luftstrom in der Drosselbohrung 205 liefert. Stattdessen wird der Kraftstoff an und durch den Ansaugkrümmer 26 bereitgestellt, der umfasst oder an dem angebracht ist der Dampfabscheider 200 einschließlich der Einlasskammer 100, des Einlassventils 106, des Entlüftungsventils 130 und aller zugehörigen Komponenten, sowie ein oder mehrere Dosierventile 28.
Der Ansaugkrümmer 26 kann je nach Wunsch einen Luft/Kraftstoff-Durchgang 204 für jeden Zylinder eines Motors umfassen, oder ein Luft/Kraftstoff-Durchgang kann Luft und Kraftstoff für mehrere Motorzylinder bereitstellen. Eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann optional in einem oder mehreren Luft/Kraftstoff-Durchgängen 204 vorgesehen sein und mit einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren 28 verbunden sein, wie gewünscht, um den Kraftstoffstrom von dem Kraftstoffinjektor in den Luft/Kraftstoff-Durchgang durch die Verstärkungs-Venturi-Düse zu fördern, wie oben in Bezug auf den Drosselkörper dargelegt. Der Ansaugkrümmer 26 umfasst einen Körper 210, der den Durchgang oder die Durchgänge 204 definiert, durch den bzw. die ein Kraftstoff-Luft-Gemisch dem Motor zugeführt wird bzw. werden.
Der Dampfabscheider 200 und der bzw. die Kraftstoffinjektor(en) 28 können von dem Ansaugkrümmer-Körper 210 getragen und an diesem befestigt sein. Die Einlasskammer 100 kann zumindest teilweise durch eine Aussparung oder Hohlraum in dem Ansaugkrümmer-Körper 210 und/oder durch eine Abdeckung 118 des Dampfabscheiders definiert sein. Und das bzw. die Kraftstoffdosierventil(e) 28 kann bzw. können zumindest teilweise in einem Hohlraum oder einer Aussparung aufgenommen werden, der oder die in dem Ansaugkrümmer-Körper 210 ausgebildet ist.
Ein oder mehrere Kraftstoffdurchgänge 214, der bzw. die in dem Ansaugkrümmer-Körper 210 ausgebildet ist bzw. sind, können Fluide innerhalb und durch den Ansaugkrümmer 26 von der Einlasskammer 100 zum Kraftstoffdosierventil und vom Kraftstoffdosierventil in den Luft/Kraftstoffdurchgang oder die Luft/Kraftstoffdurchgänge 204 des Ansaugkrümmers leiten, und können eine Auslassleitung 92 wie oben angegeben oder einen anderen Durchgang umfassen, obwohl Kraftstoff nach dem Verlassen des Kraftstoffdosierventils 28 direkt in den Luft/Kraftstoff-Durchgang 204 fließen kann.
Somit umfasst der Ansaugkrümmer 26 die Komponenten, die einen Kraftstoffstrom bereitstellen und dosieren, während ein stromaufwärtiger Drosselkörper 206 einen Luftstrom bereitstellt und dosiert, um die oben beschriebene Funktionalität in Bezug auf den Drosselkörper 206 zu erreichen, jedoch mit der Ausnahme, dass die Drosselventile 52 getrennt stromaufwärts des Verteiler- oder Krümmer-Körpers 210 und dem bzw. den Kraftstoffinjektor(en) 28 vorgesehen sein können. Wie in 7 gezeigt, kann der Ansaugkrümmer-Körper 210 einen Bereich mit einem Einlass 216 und einer Halterung 218 aufweisen, die durch eine Wand definiert sein kann, die mindestens einen Teil des Einlasses 216 umschließt, an dem ein Drosselkörper angebracht sein kann, wobei Luft, die durch den Drosselkörper strömt in den Luft/Kraftstoff-Durchgang 204 am Einlass 216 eintritt.
In einem anderen Beispiel, wie in den 10 und 11 gezeigt, können ein Dampfabscheider 249 und mindestens ein Kraftstoffinjektor 28 pro Ansaugkanal oder Luft/Kraftstoff-Durchgang 252 stromabwärts von Drosselventilen (z. B. den in 7 gezeigten Ventilen 52 im Drosselkörper 206) vorgesehen sein in oder getragen werden von einem Körper 250, der bei Verwendung zwischen dem Ansaugkrümmer 26 und einem Motorzylinderkopf angebracht ist, vorzugsweise nahe dem Einlassventil des Motors. Der Luft/Kraftstoff-Durchgang 252 empfängt Luft von einem Drosselkörper oder einer Drosselventilanordnung, wie oben angegeben, und Kraftstoff aus der Einlasskammer 100 und dem Kraftstoffinjektor 28 wird zum Mischen mit der Luft in den Luft/Kraftstoff-Durchgang 252 abgegeben. Optional kann eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 in dem Luft/Kraftstoff-Durchgang 252 des Körpers 250 vorgesehen sein. Somit ist der Körper 250, anstatt in den Ansaugkrümmer 26 eingebaut zu sein, vom Ansaugkrümmer getrennt und im zusammengebauten Zustand damit verbunden. Wiederum können der Dampfabscheider 249 und der oder die Kraftstoffinjektor(en) 28 auf die gleiche Weise wie oben beschrieben aufgebaut sein und funktionieren, falls dies gewünscht wird. Wie der in den 7 bis 9 gezeigte Krümmer 26 kann der Körper 250 interne Kraftstoffdurchgänge (in 11 mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet) aufweisen, durch die Kraftstoff zum und durch das Dosierventil 28 und zum Luft/Kraftstoffdurchgang 252 geleitet wird, optional einschließlich einer Auslassleitung 92 und einer Verstärkungs-Venturi-Düse 36, obwohl Kraftstoff nach dem Verlassen des Kraftstoffdosierventils 28 direkt in den Luft/Kraftstoff-Durchgang fließen kann.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die hier offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, es sei denn, ein Begriff oder eine Phrase ist oben ausdrücklich definiert. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der bzw. den offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann offensichtlich. Beispielsweise könnte stattdessen ein Verfahren verwendet werden, das größere, kleinere oder andere Schritte als die gezeigten aufweist. Alle derartigen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen in den Geltungsbereich der anhängenden Ansprüche fallen.
Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „beispielsweise“, „z. B.“, „wie etwa“ und „wie“ sowie die Verben „umfassend“, „haben“, „aufweisend“ und ihre anderen Verbformen in Verbindung mit einer Auflistung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Elemente jeweils als offen zu verstehen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente anzusehen ist. Andere Begriffe sind mit ihrer weitesten vernünftigen Bedeutung auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Interpretation erfordert.

Claims

Eine Drosselkörperanordnung (10), umfassend: einen Körper (18) mit mehreren Drosselbohrungen (20); mehrere Drosselventilköpfe (54), von denen einer in jeder der Drosselbohrungen (20) aufgenommen ist; mindestens eine Drosselventilwelle (56), mit der die Drosselventilköpfe (54) verbunden sind; und ein Kraftstoffdosierventil (28) und ein Dampfabscheider (200), die von dem Körper (18) getragen werden, wobei der Dampfabscheider (200) eine Einlasskammer (100) aufweist, die zumindest teilweise innerhalb des Körpers (18) definiert ist und einen Einlass (104) in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhr sowie einen Auslass (120) in Verbindung mit jedem Kraftstoffdosierventil (28) umfasst.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei jeder Drosselventilkopf (54) mit derselben Drosselventilwelle (56) verbunden ist.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 1, die mehrere Kraftstoffdosierventile (28) aufweist, wobei ein Kraftstoffdosierventil (28) für jede Drosselbohrung (20) vorgesehen ist, und wobei jedes Kraftstoffdosierventil (28) elektrisch betätigt wird.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 1, die mehrere Kraftstoffdosierventile (28) mit mindestens einem Kraftstoffdosierventil (28) für jede Drosselbohrung (20) umfasst.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 4, wobei die Einlasskammer (100) mindestens einen Auslass (120) umfasst und wobei jedes Kraftstoffdosierventil (28) mit mindestens einem Auslass (120) der Einlasskammer (100) verbunden ist.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 4, wobei Kraftstoff von der Einlasskammer (100) zu den Kraftstoffdosierventilen (28) mit einem Druck von 6 psi oder weniger fließt.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 6, wobei Kraftstoff von der Einlasskammer (100) zu den Kraftstoffdosierventilen (28) gemäß der Schwerkraft fließt.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 4, die auch ein Entlüftungsventil (130) aufweist mit einer geschlossenen Position, die zumindest einen Fluss dadurch verhindert, und einer offenen Position, in der Gase aus der Einlasskammer (100) strömen.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 8, die auch einen Drucksensor umfasst, der mit der Einlasskammer (100) in Verbindung steht und betreibbar ist, um ein Signal bereitzustellen, das auf den Druck innerhalb der Einlasskammer (100) hinweist, und wobei das Entlüftungsventil (130) elektrisch betätigt ist und zumindest teilweise als Funktion des Drucks innerhalb der Einlasskammer (100) gesteuert wird.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 4, die auch umfasst: ein Einlassventil (106), das zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position bewegbar ist, um es selektiv zu ermöglichen, dass Kraftstoff in die Einlasskammer (100) eintritt, wenn sich das Einlassventil (106) in der offenen Position befindet, und einen Schwimmer (112), der mit dem Einlassventil (106) verbunden ist, wobei der Schwimmer (112) auf das Niveau des flüssigen Kraftstoffs reagiert, um das Einlassventil (106) in die geschlossene Position zu bewegen, wenn ein maximales Kraftstoffniveau in der Einlasskammer (100) vorhanden ist.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 10, wobei die Einlasskammer (100) bei dem maximalen Kraftstoffniveau in der Einlasskammer (100) nicht vollständig mit flüssigem Kraftstoff gefüllt ist, so dass ein Raum über dem Kraftstoffniveau verbleibt, in dem Gase vorhanden sind.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 2, die auch aufweist: mindestens ein elektrisch gesteuertes Stellglied (60), das die Drosselventilwelle (56) dreht, oder einen Drosselpositionssensor, der auf die Drehposition der Drosselventilwelle (56) anspricht.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 1, die auch eine Verstärkungs-Venturi-Düse (36) umfasst, die in einer der mehreren Drosselbohrungen (20) angeordnet ist, und wobei flüssiger Kraftstoff durch mindestens einen Teil der Verstärkungs-Venturi-Düse (36) in die Drosselbohrung (20) fließt.
Die Drosselkörperanordnung (10) nach Anspruch 1, die mindestens ein Kraftstoffdosierventil (28) umfasst und die auch einen Luftansaugdurchgang (172, 173) aufweist, der mit einer der mehreren Drosselbohrungen (20) und mit dem mindestens einen Kraftstoffdosierventil (28) in Verbindung steht, um einen gasförmigen Strom umfassend Luft und/oder Kraftstoffdampf bereitzustellen, der mit Kraftstoff gemischt wird, der durch das Kraftstoffdosierventil (28) fließt.
Ein Krümmer (26) für einen Motor, umfassend: einen Körper (210) mit einem Luft/Kraftstoff-Durchgang (204), durch den Kraftstoff und Luft zum Motor strömen; und mindestens eines von einem Kraftstoffinjektor (28) und einem Dampfabscheider (200), die von dem Körper (210) getragen werden und durch die flüssiger Kraftstoff in den Luft/Kraftstoff-Durchgang (204) geleitet wird, wobei der Dampfabscheider (200) eine Einlasskammer (100) aufweist, die zumindest teilweise innerhalb des Körpers (210) definiert ist und einen Einlass (104) in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhr und einen Auslass (120) aufweist, durch den dem Luft/KraftstoffDurchgang (204) Kraftstoff zugeführt wird.
Der Krümmer (26) nach Anspruch 15, wobei der Dampfabscheider (200) von dem Körper (210) getragen wird.
Der Krümmer (26) nach Anspruch 16, wobei ein Kraftstoffinjektor (28) von dem Körper (210) getragen wird und wobei der Kraftstoffinjektor (28) einen Einlass (66) in Verbindung mit der Einlasskammer (100) und einen Auslass (70) in Verbindung mit dem Luft/Kraftstoff-Durchgang (204) aufweist, um Kraftstoff von der Einlasskammer (100) in den Luft/Kraftstoff-Durchgang (204) zu liefern, wenn sich ein Ventil des Kraftstoffinjektors (28) in einer geöffneten Position befindet.
Der Krümmer (26) nach Anspruch 15, der auch einen Drosselkörper (206) umfasst, der mit dem Körper (210) verbunden ist und eine mit dem Luft/Kraftstoff-Durchgang (204) verbundene Drosselbohrung (205) aufweist, wobei der Drosselkörper (204) mindestens ein Drosselventil (52) in der Drosselbohrung (205) umfasst, um den Luftstrom durch die Drosselbohrung (205) zu steuern.
Eine Anordnung, um einem Motor Kraftstoff bereitzustellen, umfassend: einen Körper (250), der angepasst ist, um mit einem Ansaugkrümmer (26) verbunden zu sein, wobei der Körper (250) einen Luft/Kraftstoff-Durchgang (252) aufweist, durch den Luft zum Ansaugkrümmer (26) strömt; einen Kraftstoffinjektor (28), der vom Körper (250) getragen und mit dem Luft/KraftstoffDurchgang (252) in Verbindung steht, um Kraftstoff in den Luft/Kraftstoff-Durchgang (252) zuzuführen; und einen Kraftstoff/Dampf-Abscheider (249), der vom Körper (250) getragen wird und einen Einlass (104), durch den Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhr empfangen wird, und einen Auslass (120) umfasst, über den ein Kraftstoffvolumen mit dem Kraftstoffinjektor (28) in Verbindung steht.
Die Anordnung nach Anspruch 19, die auch einen Drosselkörper (206) umfasst, der stromaufwärts des Körpers (250) angeordnet ist und eine Drosselbohrung (205) aufweist, die mit dem Luft/Kraftstoff-Durchgang (252) verbunden ist, wobei der Drosselkörper (206) mindestens ein Drosselventil (52) in der Drosselbohrung (205) umfasst, um den Luftstrom durch die Drosselbohrung (205) zu steuern, wodurch der Luftstrom aus der Drosselbohrung (205) mit dem Kraftstoffstrom aus dem Kraftstoffinjektor (28) im Luft/Kraftstoff-Durchgang (252) kombiniert wird.