DD156836A1

DD156836A1 - FUEL SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD156836A1
Application number: DD22825081A
Authority: DD
Inventors: Jury B Sviridov; Vera N Afrosimova; Vadim V Kozlovsky; Evgeny Y Kuske; Alexandr M Lukin; Valery A Skvortsov
Original assignee: Tsnii Toplivnoi Apparatury Avt
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1982-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem fuer Verbrennungsmotoren, insbesondere fuer Ottomotoren mit groesserem Hubraum. Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Kraftstoffsystems fuer Verbrennungsmotoren, das eine vollstaendige Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches,das in die Zylinder des Motors bei saemtlichen Betriebszustaenden desselben eingebracht wird,gewaehrleistet,wodurch eine durchgreifende Herabsetzung der Toxizitaet des Abgases,eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine Verlaengerung der Lebensdauer des Motors erreicht werden. Das Kraftstoffsystem fuer Verbrennungsmotoren enthaelt eine Einlassleitung (1) mit einer in ihr angeordneten Drosselklappe (2) und einem Oberflaechenverdampfungselement (3), das einen Waermezuleitungsabschnitt (16) aufweist, sowie eine mit einem Dosierblock (12) verbundene Kraftstoffzufuehrungseinrichtung (4). Die Kraftstoffzufuehrungseinrichtung (4) enthaelt ein Mittel (7) zur Gewaehrleistung der Kraftstoffzufuehrung in Form eines Films (8) auf das Oberflaechenverdampfungselement (3), das an einem Ende (5) des letzteren angeordnet ist. Der Waermezuleitungsabschnitt (16) befindet sich am gegenueberliegenden Ende (17) des Oberflaechenverdampfungselements (3).The invention relates to a fuel system for internal combustion engines, in particular for gasoline engines with larger displacement. The invention aims to provide a fuel system for internal combustion engines, which ensures complete homogenization of the fuel-air mixture, which is introduced into the cylinders of the engine at all Betriebszustaenden same, whereby a thorough reduction of the Toxizitaet of the exhaust gas, an improvement in fuel economy and An extension of the life of the engine can be achieved. The fuel system for internal combustion engines includes an inlet duct (1) having a throttle valve (2) and a surface evaporation element (3) having a heat pipe section (16) and a fuel supply device (4) connected to a dosing block (12). The fuel supply device (4) contains a means (7) for ensuring the supply of fuel in the form of a film (8) on the surface evaporation element (3), which is arranged at one end (5) of the latter. The heat transfer section (16) is located at the opposite end (17) of the surface evaporation element (3).

Description

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ViP F02B/228 250/8 58 876/27ViP F02B / 228 250/8 58 876/27

Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren Anwendungsgebiet der Erfindung Fuel system for internal combustion engines Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren und kann zum Einbringen von Kraftstoff in die Zylinder bzw, Bremsräume von Benzinmotoren verschiedener Transportmittel verwendet werden.The invention relates to a fuel system for internal combustion engines and can be used for introducing fuel into the cylinders or brake chambers of gasoline engines of various means of transport.

Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung bei _; Ottomotoren mit großem Hubraum angewendet werden, die zum Einbau in solche Transportmittel bestimmt .sind, die zum Betrieb vorzugsweise innerhalb von Großstädten vorgesehen sind.Particularly advantageous, the present invention in _; Large-displacement gasoline engines are used, which are intended for installation in such means of transport, which are intended for operation preferably within large cities.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß besonders günstige Bedingungen für Entzündungs- und Verbrennungsvorgänge in Motoren mit Funkenzündung bei.einer Füllung der Zylinder mit einem homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch, d. h. mit einem Gemisch, in dem sich der gesamte Kraftstoff in einem dampfartigen Zustand befindet, gewährleistet werden. Im allgemeinen Fall kann die Konzentration der Kraftstoffdämpfe über das Zylindervolumen auch ungleichmäßig sein, wobei es optimal ist, wenn im Bereich der Zündkerze eine gewisse Gemischanreicherung gewährleistet wird. Zum Erreichen eines solchen Konzentrationsfeldes sind jedoch besondere Vorkehrungen, z. B. Vorkammern o. dergl. erforderlich, wodurch die Sicherheit der Verbrennungsmotoren herabgesetzt und ihre Herstellung verteuert wird. Deshalb bestehen in Anlehnung an die Verbrennungsmotoren mit traditionellem Aufbau die Optimie- ' '-^s rungsbedingungen zum Einbringen des Kraftstoffes in dessenIt is known that particularly favorable conditions for ignition and combustion processes in spark-ignition engines in filling a cylinder with a homogeneous fuel-air mixture, i. H. with a mixture in which all the fuel is in a vaporous state, guaranteed. In the general case, the concentration of the fuel vapors over the cylinder volume may also be uneven, and it is optimal if a certain mixture enrichment is ensured in the region of the spark plug. To achieve such a concentration field, however, special precautions, for. B. pre-chambers o. The like. Required, whereby the safety of the internal combustion engines is reduced and their production is more expensive. Therefore, based on the internal combustion engines with a traditional structure, the optimization conditions for introducing the fuel into it

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vollständiger Verdampfung und gleichmäßiger Vermischung des Kraftstoffdampfes mit Luft bis zum Moment des Verbrennungsbeginns.complete evaporation and uniform mixing of the fuel vapor with air until the moment of start of combustion.

· .·.

Das Bestreben zur Herabsetzung der Toxizität von Abgasen und zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von Ottomotoren zwingt zur Entwicklung solcher Kraftstoffsysteme, die das Einbringen eines homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisches in die Zylinder gewährleisten.Efforts to reduce the toxicity of exhaust gases and to increase the economy of gasoline engines compels the development of such fuel systems that ensure the introduction of a homogeneous fuel-air mixture in the cylinder.

Die Versorgung eines Motors mit homogenem Gemisch ist aus einer Reihe von Gründen erforderlich, wobei folgende Hauptgründe anzugeben sind: . ·The supply of a homogeneous mixture engine is necessary for a number of reasons, including the following main reasons:. ·

- Herabsetzung der Toxizität der Abgase und Verbesserung der ökonomischen Kenndaten des Motors infolge einer effektiven Abmagerung des Gemisches;- Reduction of the toxicity of the exhaust gases and improvement of the economic characteristics of the engine due to an effective leaning of the mixture;

- Erreichung eines hocheffektiven Verbrennungsvorgangs dadurch, daß sich in den Zylindern nur die Dampfphase des Kraftstoffes befindet;- Achieving a highly effective combustion process characterized in that in the cylinders only the vapor phase of the fuel is;

- Gleichmäßigere Verteilung des Gemisches auf alle Zylinder und über alle Arbeitszyklen;More even distribution of the mixture to all cylinders and over all working cycles;

- Herabsetzung des Verschleißes der Teile des Motors, der infolge einer Abspülung des Öls von den Zylinderwandungen durch den unverdampften Kraftstoff entsteht·- Reduction of wear of the parts of the engine resulting from rinsing of the oil from the cylinder walls by the unvaporised fuel.

Die Aufgabe der Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches Y/ird in einem bestimmten Grad durch alle heute zur Verwendung kommende Kraftstoffsysteme gelöst, was jedoch nicht in einem vollen Maß geschieht·The task of homogenizing the fuel-air mixture Y / ird is solved to a certain degree by all today used fuel systems, but this is not done to a full extent ·

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Es sind zahlreiche Versuche zur Verbesserung der Kenndaten von Ottomotoren durch eine Intensivierung der Kraftstoffverdampfungsvorgänge bekannt. Zu diesen Verfahren zählen verschiedene Arten der Vorwärmung der Einlaßleitung wie z. B. mit Abgasen oder mit Flüssigkeit aus dem Kühlsystem, die bei Vergaser-Kraftstoffsystemen verwendet werden. Der sich in Form eines Films an den Wandungen der Einlaßleitung niederschlagende Kraftstoff wird dabei erwärmt, was zur Vollständigkeit der Verdampfung beiträgt. Diese Systeme gewährleisten jedoch keine vollständige Verdampfung des Kraftstoffes aus zwei Gründen:There are numerous attempts to improve the characteristics of gasoline engines by intensifying the fuel evaporation processes known. These methods include various types of preheating the inlet conduit such. With exhaust gases or liquid from the refrigeration system used in carburetor fuel systems. The precipitated in the form of a film on the walls of the inlet conduit fuel is heated, which contributes to the completeness of the evaporation. However, these systems do not ensure complete vaporization of the fuel for two reasons:

- Bildung von sekundären Tropfen, die von der Filmoberfläche durch den Luftstrom abgerissen werden;- Formation of secondary drops, which are torn from the film surface by the air flow;

- vom Ansaugstrom mitgerissene große Tropfen, die sich nicht an der Y/and des Ansaugrohres niederschlagen . und damit nicht in den Kraftstoff-Film gelangen und von dem Film abdampfen können.- Large drops, entrained by the suction flow, which do not precipitate on the Y / and of the suction pipe. and thus can not get into the fuel film and evaporate from the film.

Das Bestreben zur Erhöhung der Verdampfungseffektivität des Kraftstoffes hatte zum Entstehen von Systemen mit einer Erwärmung der Einlaßleitung auf relativ hohe Temperaturen geführt. Insbesondere ist ein Kraftstoffsystem für Verbren- nungsmotoren bekannt (s. Zeitschrift "Automob. Eng·", 1367, Nr. 3, S. 96 - 99), das zwei parallele Einlaßleitungen enthält: eine Haupteinlaßleitung mit großem Durchmesser und eine Zusatzeinlaßleitung mit geringem Durchlaßquerschnitt, die hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit eine bessere Vermischung gewährleistet· Außerdem ist in der Zusatzleitung eine Einrichtung zur intensiven Vorwärmung des Gemisches und zur Verdampfung der flüssigen Kraft st off phase vorhanden. Entsprechend sind -.zwei ώ^ίΛ=^««—*^ Drosselklappen vorgesehen, die zwischeneinander durch einThe effort to increase the vaporization efficiency of the fuel has led to the emergence of systems with heating of the inlet conduit to relatively high temperatures. In particular, a fuel system for internal combustion engines is known (see "Automob Eng.", 1367, No. 3, pp. 96-99), which includes two parallel inlet ducts: a large diameter main inlet duct and a low flow duct auxiliary inlet duct , the high flow velocities of the fuel-air mixture and thus ensures better mixing · In addition, a device for intensive preheating of the mixture and for the evaporation of the liquid force st off phase is present in the additional line. Accordingly, there are provided two throttle valves which are interposed by one another

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Hebelsystem so verbunden sind, daß die öffnung der Klappe in der kleineren Leitung der Öffnung der Hauptklappe in der Großleitung zuvorkommt.Lever system are connected so that the opening of the flap in the smaller line of the opening of the main flap in the large line precommit.

Im Anfangs stadium des Hochdrehens beim Anfahren oder bei einer Beschleunigung des Motors fließt das Kraftstoff-Luft-Gemisch nur durch die kleine Leitung, wo es einer intensiven Erwärmung durch die Wärme der Abgase unterzogen wird. Bei Vollast strömt das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Großleitung ohne Vorwärmung.In the initial stage of high-speed start-up or acceleration of the engine, the fuel-air mixture flows only through the small line, where it is subjected to intensive heating by the heat of the exhaust gases. At full load, the fuel-air mixture flows through the large pipeline without preheating.

Die intensive Erwärmung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Einlaßleitung führt zu einer thermischen Zersetzung des Kraftstoffes und zu dessen Verkokung an den bis auf überaus hohe Temperaturen erhitzten Oberflächen der Erwärmungseinrichtung« Außerdem kann die Erwärmung des Kraftstoff-Luftgem.isch.es bis auf hohe Temperaturen manchmal eine Selbstentzündung des Gemisches in der Einlaßleitung hervorrufen.The intensive heating of the fuel-air mixture in the inlet line leads to a thermal decomposition of the fuel and its coking at the heated to extremely high temperatures surfaces of the heating device Temperatures sometimes cause spontaneous combustion of the mixture in the inlet pipe.

Das Bestreben zur Entwicklung von mit den angegebenen Nachteilen nicht behafteten Kraftstoffsystemen mit Kraftstoffverdarapfung führte zu diesem Zweck zur Verwendung von Verdampfung selementen mit Erwärmung auf eine niedrige Temperatur, die der Siedetemperatur der schwersten Fraktionen des Benzins gleich ist. Von solcher Art ist insbesondere das in der Zeitschrift "Motor" (Großbritanien), 1973, Bd. 143, Nr. 3688, S. 26 - 27, beschriebene System. Dieses System enthält ein Verdampfungselement, das ein senkrechtes Rohr darstellt, dessen oberes Ende im Innern der Einlaßleitung angeordnet ist. Im Rohr des Verdampfers ist ein mit einer flüchtigen Flüssigkeit teilweise ausgefülltes Röhrchen untergebracht, wobei diese Flüssigkeit im unteren Ende des Röhrchens, das durch die heißen Abgase umströmt wird, siedet. Der sich dabei bildende Dampf steigt in den oberen ^eil des Röhrchens, wo eine Kondensation desselben mitThe endeavor to develop fuel scavenging fuel systems without the disadvantages indicated has led to the use of evaporation elements with heating to a low temperature, which is equal to the boiling temperature of the heaviest fractions of the gasoline. Of such type is in particular the system described in the journal "Motor" (Great Britain), 1973, Vol. 143, No. 3688, pp. 26-27. This system includes an evaporating element, which is a vertical tube whose upper end is located inside the inlet duct. In the tube of the evaporator, a partially filled with a volatile liquid tube is housed, said liquid boiling in the lower end of the tube, which is flowed around by the hot exhaust gases, boiling. The steam which forms rises into the upper part of the tube, where it condenses

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Abgabe der latenten Verdampfungswärme geschieht. Die kondensierte Flüssigkeit fließt an den Röhrchenwänden herab, und der Arbeitszyklus wiederholt sich. Demzufolge v/eist das Verdampfungselement eine konstante Temperatur auf, die der Siedetemperatur der flüchtigen Flüssigkeit gleich ist. In diesem System wird eine Flüssigkeit verwendet, die eine Siedetemperatur in der Größenordnung von 200 ⁰C hat. Diese Temperatur schließt die Möglichkeit einer thermischen Zersetzung des Kraftstoffes aus.Delivery of the latent heat of evaporation happens. The condensed liquid flows down the tube walls and the cycle repeats. As a result, the evaporation element has a constant temperature equal to the boiling temperature of the volatile liquid. In this system, a liquid is used, which has a boiling temperature in the order of 200 ⁰ C. This temperature eliminates the possibility of thermal decomposition of the fuel.

In diesem System wird jedoch keine vollständige Verdampfung erreicht. Das erklärt sich damit, daß die Kraftstofftropfen zum Zeitpunkt des Auftreffens auf das Verdampfungselement in ihrem Bestand eine relativ große Menge von leichten Fraktionen enthalten, die beim Auftreffen des Tropfens auf die relativ stark erwärmte Oberfläche intensiv verdampfen. Demzufolge bildet sich unter dem Tropfen ein Dampfkissen aus, welches das Zerfließen des Tropfens über die Oberfläche des Verdampfungselements verhindert. Dabei wird nicht nur kein erforderlicher Wärmekontakt zwischen dem flüssigen Kraftstoff und der Oberfläche des Verdampfungselements erreicht, sondern es werden auch günstige Bedingungen zum Wegtragen der Tropfen durch den Luftstrom geschaffen.However, complete vaporization is not achieved in this system. This is explained by the fact that the fuel droplets at the time of impact with the evaporation element in their inventory contain a relatively large amount of light fractions, which evaporate intensively on impact of the droplet on the relatively highly heated surface. As a result, a steam cushion forms below the droplet which prevents the droplet from flowing over the surface of the evaporating element. In this case, not only is no required thermal contact between the liquid fuel and the surface of the evaporation element achieved, but also favorable conditions for carrying away the drops are created by the air flow.

Außerdem soll beachtet werden, daß sowohl dieses System als auch das oben betrachtete einen ziemlich komplizierten Aufbau hat.It should also be noted that both this system and the one considered above has a rather complicated structure.

Die vorliegende Erfindung geht von einem Kraftstoff system für Verbrennungsmotoren nach US-PS 3 461 850 aus, das einen ausreichend einfachen Aufbau hat. Dieses System enthält eine Einlaßleitung mit einer Drosselklappe und einem Oberflächenverdampfungselement, das einen Y/ärmezuleitungsabschnitt und eine mit einem Dosierblock verbundene Kraftstoffzuführungs-The present invention is based on a fuel system for internal combustion engines according to US-PS 3,461,850, which has a sufficiently simple structure. This system includes an inlet conduit having a butterfly valve and a surface evaporation element having a fuel supply section and a fuel delivery system connected to a metering block.

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einrichtung besitzt» Das Oberflächenverdampfungselement stellt eine Platte dar, die mit ihrer einen Seite an der Wand der Einlaßleitung anliegt, die an dieser Stelle mit der Wand der Auslaßleitung vereinigt ist. Diese Seite der Platte funktioniert als V/ärmezuleitungsabschnitt. Gegenüber der anderen Seite der Platte ist in die Y/andung der EinlaßleitungThe surface evaporation element is a plate which bears with its one side against the wall of the inlet duct, which at this point is united with the wall of the outlet duct. This side of the panel functions as a vee feed section. Opposite the other side of the plate is in the direction of the inlet duct

f eine'Düse eingebaut, die die KraftstoffZuführungseinrichtung darstellt. Beim Betrieb des Motors wird die Wärme der Abgase auf die Platte übertragen, die sich bis auf eine hohe Temperatur erwärmt. Der durch die Düse zerstäubte Kraftstoff prallt auf die Platte auf und verdampft. Die Kraftstoffdämpfe vermischen sich mit Luft "und werden in die Zylinder \ des Motors eingebracht. f 'built a die, which represents the fuel supply device. During operation of the engine, the heat of the exhaust gases is transferred to the plate, which heats up to a high temperature. The fuel sprayed through the nozzle hits the plate and evaporates. The fuel vapors are mixed with air, "and introduced into the cylinders \ of the engine.

Dieses System gewährleistet jedoch keine vollständige Verdampfung des Kraftstoffes« Das erklärt sich damit, daß die Kraftstofftropfen beim Auftreffen auf die stark erwärmte Oberfläche der Platte intensiv zu verdampfen beginnen, wodurch sich unter ihnen ein Dampfkissen ausbildet. Dieses Dampfkissen verhindert das Zerfließen der Tropfen über die Oberfläche der Platte und unterbricht gleichzeitig den erforderlichen V/ärmekontakt zwischen den Kraftstofftropfen und der Plattenoberfläche. Die nicht verdampften Kraftstofftropfen werden vom Luftstrom erfaßt und in die Zylinder des Motors hineingetragen. Außerdem trägt die hohe Temperatur der Platte zur thermischen Zersetzung des Kraftstoffes und der Verkokung desselben auf ihrer Oberfläche bei.However, this system does not ensure complete vaporization of the fuel. "This is explained by the fact that the fuel droplets begin to evaporate intensively when hitting the highly heated surface of the plate, forming a steam cushion under them. This steam pad prevents the drops from flowing over the surface of the plate and at the same time interrupts the required thermal contact between the fuel droplets and the plate surface. The non-evaporated fuel droplets are detected by the air flow and carried into the cylinders of the engine. In addition, the high temperature of the plate contributes to the thermal decomposition of the fuel and the coking thereof on its surface.

Aus allem oben dargelegten folgt, daß zur Zeit keine Kraftstoff systeme für Verbrennungsmotoren existieren, welche eine vollständige Homogenisierung des in die Zylinder des Motors einzubringenden Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleisten.From all the above it follows that at present no fuel systems exist for internal combustion engines, which ensure complete homogenization of the introduced into the cylinder of the engine fuel-air mixture.

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Object of the invention

Das Ziel der vorliegenden Erfindung "besteht in der Bereitstellung eines Kraftstoffsystems für Verbrennungsmotoren, wodurch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit / und eine Verlängerung der Lebensdauer des Motors erreicht / werden können· jThe object of the present invention is to provide a fuel system for internal combustion engines whereby fuel economy improvement / and engine life extension can be achieved

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei dem die Kraftstoff Zuführungseinrichtung so ausgeführt und der Abschnitt der V/ärmezuleitung zum Oberflächenverdampfungselement so . angeordnet ist, daß eine vollständige Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Geniisches, das in die Zylinder des Motors bei sämtlichen Betriebszuständen desselben gelangt, ge- ^7ährleistet sowie eine Verkokung an dem Oberflächenverdampfungselement ausgeschlossen und eine durchgreifende Herabsetzung der Toxizität der Abgase erreicht wird.The invention has for its object to provide a fuel system for internal combustion engines, in which the fuel supply means so executed and the portion of the V / ärmezuleitung to the surface evaporation element so. is arranged so that a complete homogenization of the air-fuel geniisches that enters the cylinders of the engine in all operating conditions thereof, the same ^ ensures and excluded coking on the surface evaporation element and a thorough reduction of the toxicity of the exhaust gases is achieved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren, das eine Einlaßleitung mit einer Drosselklappe und einem Oberflächenverdampfungselement, das einen Abschnitt zur Wärmezuleitung aufweist, sowie eine mit einem Dosierblock verbundene Kraftstoffzuführungseinrichtung enthält, erfindungsgemäß die KraftstoffZuführungseinrichtung ein Mittel für die Zuführung des Kraftstoffes in Form eines Films auf das Oberflächenverdampfungselement besitzt, das an einem Ende des letzteren angeordnet ist, während sich der Abschnitt zur Wärmezuleitung an das Oberflächenverdampfungselement an seinem gegenüberliegenden Ende befindet· >This object is achieved in that, in a fuel system for internal combustion engines, comprising an intake passage having a throttle valve and a surface evaporation member having a heat supply section and a fuel supply device connected to a metering block, according to the present invention, the fuel supply means comprises means for supplying the fuel Has a shape of a film on the surface evaporation member disposed at one end of the latter while the heat supply portion to the surface evaporation member is at its opposite end

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Bei einer solchen Lösung wird der Kraftstoff in Form eines Films an das Oberf lächenverdampf ungs el ement von einem Ende desselben zugeführt, und die Erwärmung des Verdampfungselements erfolgt an dessen anderem Ende, Demzufolge wird das Eindringen der nicht verdampften Kraftstofftropfen in den Luftstrom, der durch die Einlaßleitung in die Zylinder des Motors strömt, vollständig ausgeschlossen, und es stellt sich über die Länge des Oberflächenverdampfungselements in der Richtung von der Stelle der Kraftstoffzuführung zu dessen erwärmtem Ende ein Temperaturfeld mit einem gleichmäßigen Temperaturanstieg ein. Der Temperaturwert ändert sich über den gesamten Bewegungsweg des Films im Bereich der Siedetemperaturen der Kraftstofffraktionen, wodurch jegliche Möglichkeit zur Kraftstoffüberhitzung bis auf die Verkokungstemperatur beseitigt wird« Der Kraftstoff verdampft dabei mit einer hohen Geschwindigkeit, die durch einen bedeutend höheren Wert der \Yärmeübergangszahl vom Verdampfungseiement zum Kraftstoff, als es üblicherweise der Fall ist, bestimmt wird. Das wird durch die Verdampfung jeder Kraftstofffraktion bei einer Temperatur, die deren Siedetemperatur nahe liegt, gewährleistet, wobei dieser Vorgang bei einer Betriebszustandsänderung des ·"Motors, die durch eine Änderung der Menge des zugeführten Kraftstoffes und der Parameter der Abgase begleitet wird, automatisch aufrechterhalten bleibt.In such a solution, the fuel in the form of a film is supplied to the surface evaporation element from one end thereof, and the heating of the evaporation element takes place at the other end thereof. Accordingly, the penetration of the unevaporated fuel droplets into the air flow passing through the air Intake line into the cylinders of the engine flows, completely excluded, and adjusts itself over the length of the surface evaporation element in the direction from the location of the fuel supply to the heated end of a temperature field with a uniform increase in temperature. The temperature value changes over the entire travel of the film in the range of the boiling temperatures of the fuel fractions, eliminating any possibility of overheating fuel up to the coking temperature. The fuel evaporates at a high velocity, which is due to a significantly higher value of the heat transfer coefficient from the evaporation element Fuel, as it is usually the case, is determined. This is ensured by the vaporization of each fuel fraction at a temperature close to its boiling temperature, which process is automatically maintained at a change in operating state of the engine accompanied by a change in the amount of fuel supplied and the parameters of the exhaust gases ,

Es ist zweckmäßig, daß das Mittel zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films auf das Oberflächenverdampfungselement in Form eines Ringhohlraums ausgeführt wird, der die Einlaßleitung umfaßt und mit ihrem Innenraum mittels eines in der Wand der Einlaßleitung ausgeführten Ringschlitzes verbunden ist. -It is expedient that the means for ensuring the supply of fuel in the form of a film is performed on the surface evaporation element in the form of a ring cavity comprising the inlet conduit and connected to its interior by means of a ring slot formed in the wall of the inlet conduit. -

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Diese Lösimg gewährleistet ein gleichmäßiges Auftragen des Kraftstoffes in Form eines Films auf die Oberfläche des Verdampfungselements "bei einem äußerst einfachen Aufbau des angegebenen Mittels.This solution ensures a uniform application of the fuel in the form of a film to the surface of the evaporation element "with an extremely simple construction of the specified agent.

Es ist desgleichen zweckmäßig, daß das Mittel zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films auf das Oberflächenverdampfungselement in Form eines in der Einlaßleitung angeordneten und KraftstoffZuführungskanäle in den Flügeln und in der Achse aufweisenden Flügelrads ausgeführt wird.It is also appropriate that the means for ensuring the supply of fuel in the form of a film to the surface evaporation element in the form of a arranged in the inlet line and fuel supply ducts in the wings and in the axis having impeller is performed.

Diese Lösung gewährleistet eine hohe Gleichmäßigkeif des Auftragens des Kraftstoffs in Form eines Films auf die Oberfläche des Verdampfungselements, demzufolge seine Länge reduziert werden kann.This solution ensures a high uniformity of applying the fuel in the form of a film to the surface of the evaporation element, as a result of which its length can be reduced.

Es ist auch zweckmäßig, daß das Ende des Oberflächenverdampfungs elements, an dem der Abschnitt zur Wärme zuleitung angeordnet ist, Rippen zur Vergrößerung seiner Wärmeaufnahmeoberfläche aufweist.It is also appropriate that the end of the Oberflächenverdampfungs element, on which the portion is arranged for supplying heat, has ribs to increase its heat absorption surface.

Diese Lösung gestattet es, den Wärmezuleitungsvorgang an das Oberflächenverdampfungselement zu intensivieren, v/odurch eine Reduzierung der Länge des WärmezuleitungsabSchnitts erreicht wird. ·This solution makes it possible to intensify the heat supply operation to the surface evaporation element, achieved by reducing the length of the heat supply section. ·

Es ist desgleichen zweckmäßig, daß die Drosselklappe unmittelbar hinter dem Ende des Oberflächenverdampfungselements, an dem der Wärmezuleitungsabschnitt liegt, angeordnet wird.It is also appropriate that the throttle valve is located immediately behind the end of the surface evaporation element on which the heat supply section is located.

Bei einer solchen Anordnung wird der Strom des Kraftstoff-Luft-Gemisches turbulisiert, wodurch er eine homogene qualitative Zusammensetzung über den Querschnitt der Einlaßleitung erhält.In such an arrangement, the flow of the fuel-air mixture is turbulized, thereby obtaining a homogeneous qualitative composition across the cross-section of the inlet conduit.

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embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below by exemplary embodiments. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems für Verbrennungsmotoren mit einem Längsschnitt durch die Einlaßleitung;Fig. 1: a schematic representation of the fuel system according to the invention for internal combustion engines with a longitudinal section through the inlet conduit;

Pig. 2: eine andere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems für Verbrennungsmotoren mit einem Längsschnitt durch die Einlaßrohrleitung;Pig. 2 shows another variant of the fuel system according to the invention for internal combustion engines with a longitudinal section through the inlet pipe;

Pig. 3: eine Ausführungsvariante des Oberflächenverdampfungselements in vergrößertem Maßstab.Pig. 3: an embodiment of the surface evaporation element in an enlarged scale.

.Das Kraftstoffsystem für Verbrennungsmotoren enthält eine Einlaßleitung 1 (Fig. 1) mit einer Drosselklappe 2 und einem Oberflächenverdampfungselement 3 sowie eine Kraftstoffzuführungseinrichtung 4. Die KraftstoffZuführungseinrichtung 4 ist am Ende 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 angeordnet und enthält elektromagnetische Zuteiler 6 sowie ein Mittel 7 zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films 8 an das Oberflächenverdampfungselement 3. Die elektromagnetischen Zuteiler 6 sind durch eine Rohrleitung 9 mit einer Kraftstoffpumpe 10 und einem Kraftstoffbehälter 11 verbunden. Die elektromagnetischen Zuteiler 6 werden durch einen elektronischen Dosierblock 12 mit bekanntem Aufbau gesteuert, an dessen Eingang Geber 13 für den Betriebszustand des Motors zugeschaltet sind. Das Mittel 7 zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films 8 stellt einen Ringhohlraum 14 dar, der die Einlaßleitung 1 umfaßt und mit dem Ende 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 durch einen Ringschlitz 15 in der Wandung der Einlaßleitung 1 verbunden¹ The fuel system for internal combustion engines includes an intake pipe 1 (Fig. 1) having a throttle valve 2 and a surface evaporation element 3 and a fuel supply device 4. The fuel supply device 4 is disposed at the end 5 of the surface evaporation element 3 and contains electromagnetic arrays 6 and means 7 for ensuring Fuel supply in the form of a film 8 to the surface evaporation element 3. The electromagnetic arbiter 6 are connected by a pipe 9 to a fuel pump 10 and a fuel tank 11. The electromagnetic arbiter 6 are controlled by an electronic dosing block 12 of known design, are connected to the input of encoder 13 for the operating condition of the engine. The means 7 for ensuring the supply of fuel in the form of a film 8 is an annular cavity 14 which comprises the inlet conduit 1 and connected to the end 5 of the surface evaporation element 3 through a ring slot 15 in the wall of the inlet conduit ¹

2/ΟΠυ 8 58 876/272 / ΟΠυ 8 58 876/27

ist· Ein Wärmezuleitungsabschnitt 16 ist an dem dem Ende 5 gegenüberliegenden Ende 17 des Oberflächenverdampfungselements 3 angeordnet. Die Wärme wird den Abgasen entnommen, die durch die (in der Zeichnung nicht dargestellte) Auslaßleitung fließenv Die Drosselklappe 2 ist unmittelbar hinter dem Ende 17 des Oberflächenverdampfungselements 3 angeordnet. Die Drosselklappe 2 kann jedoch auch vor der Kraftstoffzuführungseinrichtung 4 angebracht werden, wie das in der Zeichnung mit der gestrichelten Linie angedeutet ist.A heat supply section 16 is arranged at the end 17 opposite the end 17 of the surface evaporation element 3. The heat is removed from the exhaust gases flowing through the outlet conduit (not shown in the drawing). The butterfly valve 2 is located immediately behind the end 17 of the surface evaporation element 3. However, the throttle valve 2 can also be mounted in front of the fuel supply device 4, as indicated in the drawing by the dashed line.

In der Pig. 2 ist eine andere AusführungsVariante des Mittels 7 zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films 8 an das Oberflächenverdampfungselement 3 dargestellt. Dieses Mittel 7 ist in Form eines Flügelrads 18 ausgeführt, das aus an einer Achse 20 befestigten Flügeln besteht. Die Achse 20 des Flügelrads 18 läuft in Lagern 21 einer labe 22 eines Stegs 23. Der Steg 23 ist in der Einlaß-" leitung 1 so angeordnet, daß die Flügel des Flügelrads 18 sich in der Höhenlage des Endes 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 befinden. In den Flügeln sind durchgehende Kanäle 24 ausgeführt, die über einen Kanal 25 in der Achse und Kanäle 26 im Steg 23 mit den elektromagnetischen Zuteilern 6 in Verbindung stehen.In the Pig. 2, another embodiment of the means 7 for supplying fuel in the form of a film 8 to the surface evaporation element 3 is shown. This means 7 is designed in the form of an impeller 18, which consists of attached to an axis 20 wings. The axis 20 of the impeller 18 runs in bearings 21 of a labe 22 of a web 23. The web 23 is arranged in the inlet "line 1 so that the blades of the impeller 18 are located at the level of the end 5 of the surface evaporation element 3. In the wings are continuous channels 24 executed, which are connected via a channel 25 in the axis and channels 26 in the web 23 with the electromagnetic allocators 6 in connection.

Der am Ende 17 des Oberflächenverdampfungselements 3 angeordnete Wärme zuleitungsabschnitt 16 kann sowohl 'eine glatte Oberfläche haben, wie das'in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, als auch Rippen 27 (Fig. 3) aufweisen, die die Y/ärmeaufnahmefläche des V/ärme zuleitung s ab Schnitts 16 vergrößern.The heat supply section 16 arranged at the end 17 of the surface evaporation element 3 may have both 'a smooth surface, as can be seen in FIGS. 1 and 2, and ribs 27 (FIG. 3), which form the surface of the heat exchanger Increase low / low power s from section 16 onwards.

Demzufolge wird der Wärmezuleitungsvorgang zum Oberflächenverdampfungselenient 3 intensiviert, wodurch eine Verminderung der Länge des "/ärmezuleitungsabschnitts 16 erreicht werden kann. Zwecks Erreichen einer maximalen Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems muß das Oberflächenver-As a result, the heat-delivery process to the surface evaporation panel 3 is intensified, whereby a reduction in the length of the fuel supply section 16 can be achieved.

2282522825

58 876/27 12 -58 876/27 12 -

dampfungselement 3 aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Kupfer, ausgeführt werden. ·evaporation element 3 made of a material with high thermal conductivity, z. B. made of copper. ·

ι Das Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors arbeitet folgendermaßen: ι The fuel system of an internal combustion engine operates as follows:

Beim Betrieb des Motors wird der Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 11 (Pig. D mittels der Kraftstoffpumpe 10 über die Rohrleitung 9 unter Überdruck.zu den elektromagnetischen Zuteilern 6 befördert. Die Ausgänge der. elektromagnetischen Zuteiler 6 kommunizieren mit dem Hinghohlraum 14, der durch den Ringschlitz 15 in der V/andung der Einlaßleitung 1 mit dem Ende 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 verbunden ist. Gleichzeitig gelangt infolge"der Öffnung der Drosselklappe 2 in die Einlaßleitung 1 Luft. Das Dosieren der Kraftstoffzuführung geschieht durch eine Änderung der Dauer der Steuerimpulse, die vom elektronischen Dosierblock kommen und in Abhängigkeit von den durch die Geber 13 für den Betriebszustand des Motors durchgegebenen Signalen formiert v/erden. Der in einer dosierten Menge in den Ringhohlraum 14 zugeführte Kraftstoff gelangt durch den RingschlitzDuring operation of the engine, the fuel is conveyed from the fuel tank 11 (Pig.) D via the pipe 9 under overpressure to the electromagnetic distributors 6. The outputs of the electromagnetic allocators 6 communicate with the hollow cavity 14 passing through the annular slot 15 is connected in the mouth of the inlet duct 1 to the end 5 of the surface evaporation element 3. At the same time, air enters the inlet duct 1 due to the opening of the throttle 2. Dosing of the fuel supply is effected by changing the duration of the control pulses supplied by the electronic control unit Dosing block and formed depending on the signals sent by the engine operating state sensors 13. The fuel supplied in a metered quantity into the annular cavity 14 passes through the annular slot

an das Ende 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 und ^ v,'ird über seine Oberfläche unter Wirkung des Luftstroms und der Oberflächenspannungskräfte in Form eines Films 8 verteilt. Da die Wärmezuleitung zum Oberflächenverdampfungselement 3 am Wärmezuleitungsabschnitt 16 erfolgt, der am Ende 17 angeordnet ist, das der Anordnungsstelle des Mittels 7 zur Gewährleistung der Kraftstoffzuführung in Form eines Films 8 gegenüberliegt, verbreitert sich der Wärmestrom vom Wärmezuleitungsabschnitt 16 über das Oberflächenverdampfungselement 3 entgegen der Bewegungsrichtung des Kraftstoff-Films 8. Dabei wird im Oberflächenverdampfungselement 3 ein anwachsendes Temperaturfeld erzeugt, demzufolge der sich bewegende Film 8 in Übereinstimmung mit der Kurveto the end 5 of the surface evaporation element 3 and ^ v, 'is distributed over its surface under the action of the air flow and the surface tension forces in the form of a film 8. Since the heat supply to the surface evaporation element 3 takes place at the heat supply section 16 located at the end 17 facing the arrangement location of the fuel supply supply means 7 in the form of a film 8, the heat flow from the heat supply section 16 via the surface evaporation element 3 widens against the direction of movement of the Fuel film 8. In this case, an increasing temperature field is generated in the surface evaporation element 3, accordingly, the moving film 8 in accordance with the curve

^{w w}- 58 876/27 ^ww - 58 876/27

der fraktionierten .Kraftstoffdestillation erwärmt und verdampft wird. Bei einer vorgegebenen Temperatur des Wärmezuleitungsabschnitts 16 am Oberflächenverdampfungselement 3 wird sich jede.Fraktion des sich in Form .des PiIms 8 bewegenden Kraftstoffes allmählich erwärmen und eine Zone erreichen, wo die günstigsten Bedingungen zur Verdampfung dieser Fraktion vorliegen, d. h., sie erreicht eine Zone, wo-die Temperatur an der Oberfläche des Oberflächenverdampfungselements 3 der Siedetemperatur der entsprechenden Fraktion nahe liegt. Das sich im Oberflächenverdampfungselement 3 ausbildende Temperaturfeld mit einem weiten Bereich und der.steile Anstieg der Y/armeaus tauschzahl infolge der Verdünnung des .Kraftstoff-Films 8 beim Zerfließen und Verdampfen desselben gewährleisten automatisch eine Einstellung .der Verdampfungszone jeder Kraftstofffraktion an der Stelle, wo die Wärmeaustauschbedingungen optimal sind, wodurch keine Regelung der Temperatur des Oberflächenverdampfungselements 3 bei sämtlichen Betriebszuständen des Motors erforderlich ist. Die Dämpfe des verdampften Kraftstoffes vermischen sich mit Luft, und es entsteht ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit geregelter Zusammensetzung. Die Anordnung· der Drosselklappe 2 in der Einlaßleitung 1 unmittelbar hinter dem Ende des Oberflächenverdampfungselements 3 verwirbelt den Strom des Kraftstoff-Luft-Gemisches, wodurch er eine homogene qualitative Zusammensetzung über den Querschnitt der Einlaßleitung 1 erhält«,the fractional .Frankstoffdestillation is heated and evaporated. At a given temperature of the heat supply section 16 at the surface evaporation element 3, each fraction of the fuel moving in the form of the fuel 8 will gradually warm up and reach a zone where the most favorable conditions exist for vaporization of this fraction, i. h., It reaches a zone where the temperature at the surface of the surface evaporation element 3 is close to the boiling temperature of the corresponding fraction. The temperature field formed in the surface evaporation element 3 having a wide range and increasing the Y / arm exchange rate as a result of dilution of the fuel film 8 upon deliquescence and vaporization thereof automatically ensures adjustment of the vaporization zone of each fuel fraction at the location where the Heat exchange conditions are optimal, whereby no control of the temperature of the surface evaporation element 3 is required in all operating conditions of the engine. The vapors of the vaporized fuel mix with air, creating a homogeneous fuel-air mixture of controlled composition. The arrangement of the throttle 2 in the inlet duct 1 immediately behind the end of the surface evaporation element 3 swirls the flow of the fuel-air mixture, giving it a homogeneous qualitative composition across the cross-section of the inlet duct 1,

Die Y/irkung des Kraftstoffsystems eines Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung svariante erfolgt folgendermaßen:The effect of the fuel system of an internal combustion engine in accordance with the embodiment shown in FIG. 2 is as follows:

Beim Betrieb des Motors ist die Drosselklappe 2 geöffnet., und die Luft strömt durch die Einlaßleitung 1 in die Zylinder des Motors. Der Luftstrom umströmt bei seiner Bewegung die Flügel des Flügelrads 18, wodurch es in Drehung versetztIn operation of the engine, the throttle valve 2 is opened, and the air flows through the intake passage 1 into the cylinders of the engine. The air flow flows around the wings of the impeller 18 during its movement, whereby it is rotated

^w 58 876/27 ^w 58 876/27

wird. Je höher der Luftverbrauch ist, d, h., je weiter die Drosselklappe 2 geöffnet wird, desto höher wird die Drehzahl des Flügelrads 18 sein, und umgekehrt. Gleichzeitig mit der Zuleitung der Luft in die Zylinder des Motors geschieht auch die dosierte Zuführung des Kraftstoffes mittels der elektromagnetischen Zuteiler 6. Der Kraftstoff gelangt durch die Kanäle 26 im Steg 23 und den Kanal 25 in der Achse 20 des Flügelrads 18 in die Kanäle 24 seiner Flügel. Aus den Kanälen 24 fließt der Kraftstoff auf das Ende 5 des Oberflächenverdampfungselements 3 heraus und zerfließt über dessen Oberfläche in Form eines Films 8. Das Flügelrad 18 gewährleistet eine hohe Gleichmäßigkeit der Auftragung des Kraftstoffes in Form des Films 8 auf das Oberflächenverdampfungselement 3» wodurch seine Länge reduziert werden kann. Die Verdampfung des Kraftstoff-Films 8 geschieht in gleicher Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsvariante des Systems.becomes. The higher the air consumption is, that is, the farther the throttle valve 2 is opened, the higher will be the speed of the impeller 18, and vice versa. Simultaneously with the supply of air into the cylinder of the engine, the metered supply of fuel by means of the electromagnetic distributor 6 also happens. The fuel passes through the channels 26 in the web 23 and the channel 25 in the axis 20 of the impeller 18 in the channels 24 Wing. From the channels 24, the fuel flows out onto the end 5 of the surface evaporation element 3 and dissolves over its surface in the form of a film 8. The impeller 18 ensures a high uniformity of the application of the fuel in the form of the film 8 to the surface evaporation element 3 can be reduced. The evaporation of the fuel film 8 is done in the same way as in the embodiment of the system described above.

Die Erfindung verhindert eine thermische Zersetzung des Kraftstoffes bei dessen Verdampfung und schließt die Möglichkeit des Eindringens von nicht verdampftem Kraftstoff in der flüssigen Phase in die Zylinder des Motors aus. Das System gewährleistet eine vollständige Verdampfung des flüssigen Kraftstoffes und eine gute Vermischung dessen Dämpfe mit der Luft bei sämtlichen Betriebszuständen des Motors ohne eine spezielle Regelung der Temperatur des Oberflächenverdampfungselements 3. In allen Betriebszuständen des Motors gewährleistet das System eine vollständige Homogenität.des in die Zylinder des Motors gelangenden Kraftstoff-Luft-Gemisches·The invention prevents thermal decomposition of the fuel as it evaporates and eliminates the possibility of non-vaporized fuel in the liquid phase entering the cylinders of the engine. The system ensures complete vaporization of the liquid fuel and good mixing of its vapors with the air in all operating conditions of the engine without special regulation of the temperature of the surface evaporation element 3. In all operating conditions of the engine, the system ensures complete homogeneity Engine-reaching fuel-air mixture ·

Demzufolge wird erreicht:As a result, it is achieved:

- eine hohe Effektivität des KraftstoffverbrennungsVorganges dadurch, daß sich in den Zylindern nur die Dampfphase des Kraftstoffes befindet; a high efficiency of the fuel combustion process characterized in that in the cylinders only the vapor phase of the fuel is;

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eine wesentliche Herabsetzung der Toxizität der Abgase nach allen toxischen Komponenten derselben und eine Verbesserung der ökonomischen Kenndaten des Motors;a substantial reduction in the toxicity of the exhaust gases to all their toxic components and an improvement in the economic characteristics of the engine;

eine gleichmäßigere Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches über die Zylinder und von Zyklus zu Zyklus;a more even distribution of the fuel-air mixture across the cylinders and from cycle to cycle;

eine Herabsetzung des Verschleißes der Teile der Motors, der infolge einer Abspülung des Öls von den Zylinderwandungen durch den unverdampften Kraftstoff entsteht.a reduction in the wear of the parts of the engine, which results from a rinsing of the oil from the cylinder walls by the unvaporized fuel.

Claims

invention claim

A fuel system for internal combustion engines, comprising an intake pipe having a throttle valve and a surface evaporation member having a heat supply portion and a fuel supply means connected to the metering block, characterized in that the fuel supply means (4) comprises means (7) for ensuring the supply of the fuel in the form of a film (8) on the surface evaporation element (3) located at one end (5) of the latter, while a heat input section (16) contacts the surface evaporation element (3) at its opposite end (17). located.

2 · internal combustion engine fuel system according to item 1, characterized in that the means (7) for ensuring the fuel supply in the form of a film (8) on the surface evaporation element (3) in the form of a ring cavity (14), the inlet conduit (1) and mif its interior by means of a in the wall of the inlet line (1) running annular slot (15) is connected.

A fuel system for internal combustion engines according to item 1, characterized in that the means (7) for ensuring the fuel supply in the form of a film (8) on the surface evaporation element (3) in the form of a in the inlet conduit (1) arranged and fuel supply channels (24 25) in the wings or in the axis (20) having impeller (18) is executed ·

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4. Fuel system for internal combustion engines according to item 1 to 3, characterized in that the end (17) of the surface evaporation element (3) on which the heat supply sab cut (16) is arranged, has lips (27) for increasing the heat absorption surface.

Fuel system for internal combustion engines according to items 1 to 4, characterized in that the throttle valve (2) is located immediately behind the end (17) of the surface evaporation element (3) on which the heat supply section (16) is located. «

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