-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden eines Kraftstoff-Luftgemischs für einen Verbrennungsmotor während einer Warmlaufphase.
-
Stand der Technik
-
Für das Einhalten von Abgasvorschriften bei Ottomotoren sind die Betriebszustände während der Kaltstart- und Warmlaufphase entscheidend. Während dieser Betriebsphasen enthält das Abgas von Ottomotoren üblicherweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die nicht im Katalysator konvertiert werden können, solange die Betriebstemperatur des Katalysators nicht erreicht ist. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas gehen auf sogenannte Wandfilmeffekte, also auf den Niederschlag von Kraftstoffanteilen aus dem Kraftstoff-Luftgemisch an den kalten Motorwänden im Saugrohr und/oder im Brennraum zurück.
-
Aus der
DE 195 22 075 A1 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines Kraftstoff-Luftgemischs bekannt, bei dem während der Kaltstart- und Warmlaufphase Kraftstoff aus einem Kraftstofftank einem Verdampfer zugeführt wird, der in einem relativ niedrigen Temperaturbereich von 60°C bis 80°C arbeitet, da nur relativ leichtflüchtige Bestandteile des Kraftstoffs (Butane, Pentane, Hexane) zur Bildung des Kraftstoff-Luftgemischs verwendet werden sollen. Der in dem Kraftstoffverdampfer erzeugte Kraftstoffdampf wird über eine Stelleinrichtung einem Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter einer Drosselklappe zugeführt, um im Ansaugrohr ein Kraftstoff-Luftgemisch zu erhalten.
-
Obwohl sich mit diesem bekannten Verfahren eine Verringerung der Kohlen-Wasserstoffemission während der Warmlaufphase erreichen läßt, kondensieren Kraftstoffanteile in dem Moment, in dem sie mit der kalten Ansaugluft im Ansaugrohr in Berührung kommen oder sobald sie auf noch kalte Motorteile auftreffen.
-
Ein aus der
DE 196 33 259 A1 bekannter Verbrennungsmotor weist für die Kraftstoffversorgung während der Kaltstart- und Warmlaufphase einen Verdampfer auf, aus dem Kraftstoffdampf in einen Mischraum geleitet wird, in der der Kraftstoffdampf mit Ansaugluft zu einem Kraftstoff-Luftgemisch verwirbelt wird. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird über einen Kraftstoffabscheider zum Abscheiden von einzelnen größeren Tröpfchen aus dem auch schwerflüchtige Kraftstoffbestandteile aufweisenden Kraftstoff-Luftgemisch einem Einlaßbereich der einzelnen Brennkammern des Verbrennungsmotors zugeführt.
-
Auch hier läßt sich eine Kraftstoffkondensation während des Kaltstarts und der Warmlaufphase nur reduzieren, nicht jedoch vollständig vermeiden, da trotz des Kraftstoffabscheiders nicht sämtliche schwerflüchtigen Bestandteile aus dem Kraftstoff-Luftgemisch entfernt werden können.
-
Aus der
US 4 323 046 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der 1 wahlweise mit herkömmlichen, aus Erdöl hergestellten Kraftstoffen oder Nicht-Erdöl-Kraftstoffen, insbesondere mit Alkohol, betrieben werden kann. Hierzu sind dem bekannten Verbrennungsmotor zwei Kraftstoffzuführsysteme zugeordnet, zwischen denen bei Bedarf umgeschaltet wird.
-
Das Nicht-Erdöl-Kraftstoffzuführsystem weist dabei einen mit einer Heizung ausgerüsteten Verdampfertank auf, aus dem ein Kraftstoffgas-Luftgemisch geregelt durch ein entsprechendes Gaspedal direkt in den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors strömt. Für die Kaltstartphase ist der Verdampfertank für die Nicht-Erdöl-Kraftstoffe mit einer Widerstandsheizung ausgerüstet, die bei Erreichen einer bestimmten Temperatur abgeschaltet wird.
-
Aus der
US 5,357,908 A ist bereits ein Verfahren zum Bilden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches für einen Verbrennungsmotor während einer Warmlaufphase bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während des Normalbetriebs des Verbrennungsmotors Kraftstoff verdampft, um leicht siedende Kraftstoffanteile aus dem während des Normalbetriebs verwendeten Kraftstoff zu gewinnen. Die leicht siedenden Kraftstoffanteile werden kondensiert und als Kaltstartkraftstoff in einem Vorratsbehälter gesammelt. Während der Warmlaufphase wird Kaltstartkraftstoff aus dem Vorratsbehälter zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch aufbereitet und dem Verbrennungsmotor zugeführt.
-
Aus der
US 3,807,377 A ist zudem bekannt, dass zum Gewinnen der leicht siedenden Kraftstoffanteile der Kraftstoff, der dem Verbrennungsmotor während des Normalbetriebs zuzuführen ist, in flüssiger Form durch einen Verdampferbereich einer Verdampfungs- und Kondensationsanlage geleitet wird. Außerdem geht aus dieser Entgegenhaltung hervor, dass der die Verdampfungs- und Kondensationsanlage in flüssiger Form verlassende Kraftstoff vor dem Zuführen zum Verbrennungsmotor durch Rückführung in den Tank gekühlt wird.
-
Aus der
WO 99/06683 A ist bereits ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bekannt, welches den Kraftstoff nach dem Siedepunkt in mindestens zwei Fraktionen trennt und die Kraftstofffraktionen in einer derartigen Art und Weise getrennt zu den Verbrennungskammern des Motors liefert, um zum Zeitpunkt der Zündung, wenn der Motor bei niedrigen und mittleren Lasten arbeitet, in jedem Zylinder eine Zwei-Zonen-Schichtung der Ladung zu erzielen. Die Zwei-Zonen-Schichtung besteht dabei aus zwei aneinandergrenzenden Mischungswolken, wobei eine erste der beiden Wolken in der Nähe der Zündkerze liegt und eine höhere Konzentration der Kraftstofffraktion höheren Siedepunktes enthält als die zweite Wolke, die in einer Entfernung zu der Zündkerze liegt. Die durchschnittliche Zusammensetzung des Kraftstoffes und das Verhältnis Kraftstoff zu Luft in dieser zweiten Wolke ist dergestalt, dass die zweite Wolke auf den Zeitpunkt der Funkenzündung der ersten Wolke folgend eine Selbstzündung durchmacht und die Selbstzündung der zweiten Wolke durch die gesteigerte Temperatur und den gesteigerten Druck bewirkt wird, die sich aus der fortschreitenden Flammenfront in der ersten Wolke ergeben. Der Zeitpunkt der Selbstzündung der zweiten Wolke tritt dadurch bei einer vorherbestimmten, zeltlichen Verzögerung nach dem Zeitpunkt der Funkenzündung der ersten Wolke auf.
-
Aus der
US 3,788,283 A ist auch schon eine Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die erste Kraftstoffzuführmittel zum Zuführen von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor nach Ende der Warmlaufphase besitzt. Außerdem weist die Vorrichtung zweite Kraftstoffzuführmittel zum Zuführen von Kaltstartkraftstoff aus einem Vorratsbehälter zum Verbrennungsmotor während der Warmlaufphase auf.
-
Aus der
US 3,892,218 A ist bereits eine Kraftstoffzuführvorrichtung mit einer Rektifikationskolonne sowie einer Vielzahl von Zwischenböden bekannt.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Kraftstoffzuführrichtung nach Anspruch 1 hat dem gegenüber den Vorteil, daß der während der Warmlaufphase benutzte Kaltstartkraftstoff nur aus leicht siedenden Kraftstoffanteilen besteht, so daß Wandfilmeffekte im Saugrohr und im Brennraum nahezu vollständig ausgeschlossen sind und dadurch die Kohlen-Wasserstoff-emissionen stark reduziert werden können.
-
Da die leicht siedenden Kraftstoffanteile während des Normalbetriebes des Verbrennungsmotors gewonnen werden, ist es möglich, mehrere Verdampfungs- und Kondensationsschritte nacheinander durchzuführen, so daß die leicht siedenden Kraftstoffanteile zuverlässig abgetrennt und angereichert werden können.
-
Bei der Gewinnung des Kaltstartkraftstoffs während des Normalbetriebs des Verbrennungsmotors kann der im betriebswarmen Zustand arbeitende Verbrennungsmotor als Wärmequelle für die Verdampfung der leicht siedenden Kraftstoffanteile eingesetzt werden, so daß keine zusätzliche Heizung erforderlich ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Gewinnen der leicht siedenden Kraftstoffanteile der Kraftstoff, der dem Verbrennungsmotor während des Normalbetriebes zuzuführen ist, in flüssiger Form durch einen ersten Verdampferbereich einer Verdampfungs- und Kondensationsanlage geleitet wird, wobei der zur Verdampfungs- und Kondensationsanlage geführte Kraftstoff vorgeheizt wird, während der die Verdampfungs- und Kondensationsanlage in flüssiger Form verlassende Kraftstoff vor dem Zuführen zum Verbrennungsmotor gekühlt wird.
-
Um schwer siedende Kraftstoffbestandteile aus dem zu gewinnenden Kaltstartkraftstoff zu entfernen, wird der in einem ersten Verdampferbereich einer Verdampfungs- und Kondensationsanlage verdampfte Kraftstoff beginnend bei einer Verdampfungstemperatur von etwa 60°C bis 160°C im ersten Verdampferbereich einer Vielzahl von aufeinderfolgenden Verdampfungs- und Kondensationsschritten unterzogen bis die Verdampfungstemperatur im Bereich eines zum Sammeln des Kaltstartkraftstoffs dienenden Vorratsbehälters auf etwa 20°C bis 40°C abgenommen hat.
-
Auf diese Weise wird es ermöglicht, einen Kaltstartkraftstoff zu erzeugen, der nach einer Verdampfung oder Zerstäubung während der Kaltstart- und Warmlaufphase, also bei kaltem Verbrennungsmotor, weder beim Kontakt mit der kalten Ansaugluft noch beim Auftreffen auf kühle Motorwände kondensiert.
-
Bei der Kraftstoffzuführung aus dem separaten Vorratsbehälter während der Kaltstart- und Warmlaufphase, also beim Betrieb mit dem leichter siedenden Kaltstartkraftstoff, lassen sich zusätzliche Maßnahmen der Kraftstoffaufbereitung und -verdampfung wirkungsvoll einsetzen.
-
Insbesondere ist es dabei möglich, daß während der Kaltstart- und Warmlaufphase Kaltstartkraftstoff aus dem Vorratsbehälter in eine Ansaugluftleitung eingespritzt wird. Erfolgt dabei die Einspritzung in ein Sammelsaugrohr, genügt neben Verdampfungs- und Kondensationsanlage und einem Wärmetauscher ein einziges zusätzliches Einspritzventil für den Motorbetrieb nach dem Starten.
-
Sowohl bei der Kraftstoffeinspritzung als auch bei der Zufuhr von Kraftstoffdampf kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Kaltstartkraftstoff während der Kaltstart- und Warmlaufphase in den Einlaßbereich jeder Brennkammer eingebracht und brennkammerindividuell zugemessen wird.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Vorratsbehälters zum Sammeln von Kaltstartkraftstoff, und
-
3 Kraftstoffzuführmittel zum Zuführen von Kaltstartkraftstoff aus dem Vorratsbehälter während der Kaltstart- und Warmlaufphase gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Wie 1 zeigt, umfaßt eine erfindungsgemäße Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bilden eines Kraftstoff-Luftgemisches für den Verbrennungsmotor während einer Kaltstart- und Warmlaufphase vorgesehen ist, einen Kraftstofftank 10, aus dem mit Hilfe einer Kraftstofförderpumpe 11, die einen Förderdruck von etwa 3 bis 4 bar erzeugt, Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung 12 über einen Wärmetauscher 13 einem ersten Verdampferbereich 14 einer Verdampfungs- und Kondensationsanlage 15 zuführbar ist. Aus dem ersten Verdampferbereich 14 der Verdampfungs- und Kondensationsanlage 15 kann dann nicht verdampfter Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 16 und den Wärmetauscher 13 einer Hochdruckpumpe 17 zugeführt werden, deren Hochdruckseite über eine Kraftstoffdruckleitung 18 mit Einspritzventilen 19, von denen nur eines als Direkt-Einspritzventil dargestellt ist, verbunden ist, so daß mit Hilfe der von einem Motorsteuergerät 20 gesteuerten Einspritzventile 19 Kraftstoff in die einzelnen Brennkammern 21 des nur schematisch angedeuteten Verbrennungsmotor 22 eingespritzt werden kann.
-
Alternativ dazu ist es aber auch möglich, daß die Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe der Einspritzventile 19 brennkammerindividuell in die einzelnen Einlaßbereiche 23 der einzelnen Brennkammern 21 erfolgt. Außerdem ist auch eine Kraftstoffeinspritzung in ein gemeinsames Sammelsaugrohr denkbar.
-
Der Wärmetauscher 13, über den vorgewärmter Kraftstoff einem Kraftstoffeinlaß 24 des ersten Verdampferbereichs 14 der Verdampfungs- und Kondensationsanlage 15 zugeführt wird, und der über einen Kraftstoffauslaß 25 des ersten Verdampferbereichs 14 erwärmten Kraftstoff als Heizmedium für den vorzuwärmenden Kraftstoff erhält, arbeitet im Gegenstromverfahren. Der über die Kraftstoffleitung 12 aus dem Kraftstofftank 10 zugeführte zu erwärmende Kraftstoff dient also als Kühlmittel für den aus dem ersten Verdampferbereich 14 über den Kraftstoffauslaß 25 und die Kraftstoffleitung 16 zugeführten Kraftstoff, der seinerseits als Heizmittel für den zu erwärmenden Kraftstoff dient.
-
Durch die erfindungsgemäße Kombination eines Wärmetauschers 13, der vorzugsweise ein Gegenstromwärmetauscher ist, mit einem ersten Verdampferbereich 14 einer Verdampfungs- und Kondensationsanlage 15 wird erreicht, daß die Kraftstofförderpumpe 11 sowie die ersten, von der Hochdruckpumpe 17 und den Einspritzventilen 19 gebildeten Kraftstoffzuführmittel während des Normalbetriebes des Verbrennungsmotors in der üblichen Weise arbeiten können, während gleichzeitig aus dem den ersten Kraftstoffzuführmitteln zugeführten Kraftstoff leicht siedende Kraftstoffanteile entfernt werden können, ohne den Normalbetrieb zu stören.
-
Die Verdampfungs- und Kondensationsanlage wird vorzugsweise von einer mehrstufigen Destillationsanlage, wie zum Beispiel von einer Rektifikationskolonne 15 gebildet. Grundsätzlich können alle Arten von mehrstufigen Destillationanslagen und Rektifikationskolonnen eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, als Verdampfungs- und Kondensationsanlage 15 eine Füllkörperkolonne einzusetzen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Rektifikationskolonne 15 eine Siebbodenkolonne mit einzelnen Siebböden 26, 26' dargestellt. Im obersten oder kühlsten Siebboden 26' ist ein Vorratsbehälter 27 für Kaltstartkraftstoff angeordnet, der mit dem Kraftstoffsammelbereich 28 des obersten Siebbodens 26 über eine Ventilanordnung 29 verbindbar ist.
-
Zum Kühlen des oberen Endes oder Kopfes der Rektifikationskolonne 15 ist der Kopf der Kolonne als Wärmetauscher 30 ausgeführt, dem mittels eines steuerbaren Lüfters 31 Kühlluft zugeführt werden kann.
-
Der erste Verdampferbereich 14 oder Sumpf der Rektifikationskolonne 15 wird mit Hilfe von warmen Kühlwasser aus dem Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors 22 geheizt. Um den Kühlwasserstrom durch eine im ersten Verdampferbereich 14 angeordnete Heizleitung 32 zu steuern, ist ein Stellventil 33 vorgesehen, das von einer entsprechenden Steuer- und Regeleinrichtung, die z. B. im Motorsteuergerät 20 integriert sein kann, gesteuert wird.
-
Um den Betrieb der Rektifikationskolonne 15 zu überwachen und die Heizung des ersten Verdampferbereiches 14 sowie die Kühlung des Kopfes der Rektifikationskontrolle 15 zu steuern, sind im ersten Verdampferbereich 14 und im zur Kühlung vorgesehenen Wärmetauscher 30 oder im Bereich des obersten oder kühlsten Siebbodens 26' Temperaturfühler 34 bzw. 35 angeordnet, deren Ausgangssignale an die Steuer- und Regeleinrichtung geführt werden, die für die Erläuterung der Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels als im Motorsteuergerät 20 integriert angenommen wird.
-
Die Regel- und Steuereinrichtung, die anders als hier beschriebenen jedoch auch als separate Schaltung vorgesehen sein kann, steuert in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Temperaturfühler 34 bzw. 35 den Heizwasserzulauf zur Heizleitung 32 im Sumpf oder ersten Verdampferbereich 14 der Rektifikationskolonne 15 über das Stellventil 33 bzw. die Kühlluftzufuhr zum Wärmetauscher 30 mittels des Lüfters 31, in der Weise, daß im ersten Verdampferbereich 14 eine Temperatur von 60°C bis 160°C eingestellt wird, während der Kopf der Rektifikationskolonne 15, und damit im Wesentlichen auch der Kraftstoffsammelbereich 28 des obersten oder kühlsten Siebbodens 26' auf einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 40°C gehalten wird.
-
Im Kraftstoffsammelbereich 28 des obersten oder kühlsten Siebbodens 26' sammeln sich nur leicht siedende Kraftstoffbestandteile, die wie im folgenden anhand von 2 beschrieben wird, im Vorratsbehälter 27 aufgefangen und aufbewahrt werden, um während einer Kaltstart- und Warmlaufphase über eine Kraftstoffleitung 36 und ein Einspritzventil 37 Kaltstartkraftstoff in ein Sammelsaugrohr oder brennkammerindividuell in die einzelnen Einlaßbereiche 23 der jeweiligen Brennkammern 21 einspritzen zu können.
-
Anstatt Kaltstartkraftstoff einzuspritzen, ist es, wie in 3 angedeutet, auch möglich, in die Kraftstoffleitung 36 einen Verdampfer 38 zu integrieren, der mit einer Heizung 39 beheizbar ist, um aus dem Kaltstartkraftstoff aus dem Vorratsbehälter 27 Kraftstoffdampf zu erzeugen, der über eine Zumeßeinrichtung 40 einem Sammelsaugrohr oder wie dargestellt den individuellen Einlaßbereichen 23 der jeweiligen Brennkammern 21 brennkammerindividuell zugeführt wird.
-
Der in 2 dargestellte Vorratsbehälter 27 weist eine Bodenwand 41 und eine Umfangswand 42 auf, auf deren oberen Rand 43 ein Ventildeckel 44 entweder direkt oder vorzugsweise über einen Dichtring 45 durch sein Eigengewicht aufliegt, solange die Rektifikationskolonne 15 nicht in Betrieb ist. Der Ventildeckel 44 weist eine zentrale Öffnung 46 auf, an die sich ein Ventilstutzen 47 anschließt, der zusammen mit einem auf einer Feder 48 abgestützten, vorzugsweise als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 49 ein Rückschlagventil bildet. Die den Ventilkörper 49 gegen den Ventilstutzen 47 drückende Feder 48 ist in einem Stützgehäuse 50 angeordnet, daß in nicht näher dargestellter Weise im Vorratsbehälter 27 befestigt ist, und dessen Innenraum über Öffnungen 51 mit dem Innenraum des Vorratsbehälters 27 verbunden ist.
-
An seinem Außenumfang weist der Ventildeckel 44 eine Umfangswand 52 auf, so daß ein Einfangraum für aufsteigende Kraftstoffblasen 53 gebildet wird.
-
Im Folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung beschrieben.
-
Im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 22, also nach Beendigung der Warmlaufphase wird Kraftstoff von der Kraftstoffförderpumpe 11 über die Kraftstoffleitung 12 den Wärmetauscher 13, den ersten Verdampferbereich 14 der Rektifikationskolonne 15, die Leitung 16 und den Gegehstrombereich 13' des Wärmetauschers 13 zur Hochdruckpumpe 17 gefördert. Die Hochdruckpumpe 17 liefert Kraftstoff, der unter einem Druck von etwa 120 bar steht, über die Kraftstoffdruckleitung 18 zu den Direkt-Einspritzventilen 19, die vom Motorsteuergerät 20 entsprechend der jeweils erforderlichen Motorleistung gesteuert werden.
-
Der aus dem Kraftstofftank 10 zu den ersten Kraftstoffeinspritzmitteln geförderte Kraftstoff, der vorgewärmt in den Sumpf bzw. ersten Verdampferbereich 14 der Rektifikationskolonne 15 gelangt, wird dort von dem durch die Heizleitung 32 strömenden warmen Kühlwasser der Motorkühlanlage weiter erwärmt und verdampft. Da in der Rektifikationskolonne ein Temperaturgefälle von unten nach oben besteht, daß von einer Temperatur im Bereich von etwa 60°C bis 160°C auf eine Tempeteratur im Bereich von etwa 20°C bis 40°C abnimmt, durchlaufen der Kraftstoffdampf und rekondensierter, flüssiger Kraftstoff im Gegenstromverfahren mehrere Verdampfungs- und Kondensationsschritte, so daß die leicht siedenden Kraftstoffbestandteile von den schwer siedenden Kraftstoffbestandteilen getrennt werden und in den Kraftstoffsammelbereich 28 des obersten oder kühlsten Siebbodens 26' gelangen.
-
Durch die aufsteigenden Kraftstoffdampfblasen 53 wird der Ventildeckel 44 der Ventilanordnung 29 vom oberen Rand 43 der Umfangswand 42 des Vorratsbehälters 27 abgehoben, so daß durch den zwischen dem oberen Rand 43 und dem Dichtring 45 gebildeten Schlitz Kraftstoff in den Innenraum des Sammelbehälters einströmen kann. Der Sammelbehälter 27 füllt sich somit während des Normalbetriebes des Verbrennungsmotors 22 mit den leicht siedenden Kraftstoffanteilen.
-
Beim Abschalten des Verbrennungsmotors 22 werden auch die Kraftstofförderpumpe 11 und die Hochdruckpumpe 17 abgeschaltet und der Betrieb der Rektifikationskolonne 15 wird beendet. Der in der Rektifikationskontrolle 15 befindliche Kraftstoff kondensiert und sammelt dann in deren unterem Bereich. In Folge des nunmehr fehlenden Auftriebs sinkt der Ventildeckel 44 ab und verschließt den Vorratsbehälter 27, so daß die im Vorratsbehälter 27 gesammelten leicht siedenden Kraftstoffanteile als Kaltstartkraftstoff für den folgenden Motorstartvorgang vorliegen.
-
Sobald der Motor gestartet wird, wird die Kraftstofförderpumpe 11 eingeschaltet, und setzt die gesamte Kraftstoffzuführvorrichtung unter einem Betriebsdruck von etwa 3 bis 4 bar. Die Hochdruckpumpe 17 kann zu diesem Zeitpunkt noch abgeschaltet sein und die Direkt-Einspritzventile 19 sind geschlossen.
-
Der von der Kraftstoffförderpumpe 11 erzeugte Systemdruck von 3 bis 4 bar pflanzt sich durch die Rektifikationskolonne 15 fort und öffnet das Rückschlagventil 47, 49, so daß auch der Innenraum des Verratsbehälters 27 unter dem Betriebsdruck steht. Mit Hilfe des System- oder Betriebsdrucks von der Kraftstofförderpumpe 11 wird nun Kaltstartkraftstoff aus dem Vorratsbehälter 27 durch die Kraftstoffleitung 36 zum Einspritzventil 37 gefördert, daß vom Motorsteuergerät 20 betätigt wird.
-
Die Einspritzung von Kaltstartkraftstoff kann dabei mit Hilfe eines einzigen Einspritzventils in einen Ansaugsammelraum erfolgen. Es ist aber auch möglich, jedem Einlaßbereich 23 der Brennkammern 21 ein eigenes Einspritzventil 37 zuzuordnen, so daß die Kraftstoffzumessung über die Einspritzventile 37 brennkammerindividuell durchgeführt werden kann.
-
Wird anstelle der Einspritzventile 37 ein Verdampfer 38 verwendet, wie in 3 dargestellt, so kann der im Verdampfer 38 erzeugte Kaltstartkraftstoffdampf, der nur aus leicht siedenden Kraftstoffbestandteilen besteht, über eine einzige Stelleinrichtung 40 in den Ansaugsammelraum eingeleitet werden. Auch in diesem Fall ist es jedoch möglich, mit Hilfe von einer entsprechenden Anzahl von Stelleinrichtungen 40 den einzelnen Einlaßbereichen 23 der Brennkammern 21 Kraftstoffdampf brennkammerindividuell zuzuführen.
-
Sobald der Motor eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, werden die Hochdruckpumpe 17 und die Direkt-Einspritzventile 19 von dem Steuergerät 20 in Betrieb genommen, während die Kaltstartkraftstoffzufuhr beendet wird.
-
Es ist jedoch auch möglich, daß bei der beschriebenen Direkteinspritzung von Kraftstoff mit diesem Verfahren im Homogenbetrieb Kraftstoff nicht nur beim Starten und Warmlaufen des Verbrennungsmotors, sondern auch bei Vollast zugeführt wird. Dadurch kann für die bezüglich des Variationsbereichs der Hochdruckeinspritzventile, also der Direkt-Einspritzventile kritischen Betriebszustände auch bei hohen Ladedrücken von Turbomotoren zusätzlich Kraftstoff eingespritzt werde.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Kaltstartkraftstoffzufuhr während einer Kaltstart- und Warmlaufphase, die ohne zusätzliche Pumpen und im einfachsten Fall mit einem einzigen zusätzlichen Einspritzventil auskommt. Zusätzliche Maßnahmen der Kraftstoffaufbereitung, wie beispielsweise Einzeleinspritzung und Verdampfung können jedoch auch beim Betrieb mit dem leichter siedenden Gemischanteil des Kraftstoffs, also beim Betrieb mit Kaltstartkraftstoff wirkungsvoll eingesetzt werden.