DD263100A1 - Vorrichtung zur beeinflussung des kraftstoff-luft-gemisches in brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Brennkraftmaschinen. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung dient der gleichmaessigen Verteilung und Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Brennkraftmaschinen. Durch Anordnung eines den gesamten Innenraum des Ansaugflansches des Kraftstoffvergasers ausfuellenden mit Leiteinrichtungen und Kraftstoff-Luft-Gemisch-Durchtrittsoeffnungen versehenen Rotors sowie einer den Rotor in Bewegung versetzenden Luftzufuhr wird eine intensive Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht und eine erneute Kondensation an den Wandungen des Ansaugrohres vermieden. Schadstoffreduzierung und Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine sind die Folge. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Einbau in Brennkraftmaschinen zur gleichmäßigen Verteilung und Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik . -

Es sind technische Lösungen in Form von Vorrichtungen für die Verbesserung der Dosier- und Zerstäubungsfunktionen des Vergasersystems bekannt. Sie haben entweder die Senkung des Schadstoffausstoßes oder die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches bzw. die Senkung des Kraftstoffverbrauches bei gleichzeitiger Reduzierung des Schadstoffausstoßes zum Ziel.

In der DE-OS 2832 207 wird die Rotation einer Turbinenanordnung durch das vom Vergaser einströmende Gemisch vorgesehen. Sie besitzt den Nachteil einer starken Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches, so daß die angestrebte bessere Verdichtung nicht erreicht wird.

Eine andere technische Lösung (DE-OS 3104184) sieht ebenfalls ein in einem separaten Körpersich drehendes Organ vor, das durch den Fluß des Kraftstoff-Luft-Gemisches angetrieben wird. Hierbei wird das Gemisch zu weit vor den Brennkammern freigegeben, so daß es an den Wandungen des organaufnehmenden Körpers zum Teil wieder kondensiert. Das führt zu den bekannten Nachteilen der ungenügenden Verbrennung und Ausnutzung des Gemisches sowie zur Erhöhung des Schadstoffausstoßes, was gerade verhindert werden sollte.

In der DE-OS 2519277 wird eine Flügelradvorrichtung zur Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches vorgeschlagen, wobei ein durch Elektromotor angetriebener Luftkompressor in den Zuführungskreislauf eingeschaltet ist, der ständig die gleiche Luftmenge fördert. Wenn auch bei geschlossenem Ventil durch eine Abschaltvorrichtung der Elektromotor außer Betrieb genommen wird, ist dieser im unteren und mittleren Drehbereich der Brennkraftmaschine jedoch ständig überlastet, was zu seinem zeitigen Ausfall führen muß.

Durch die Anordnung der Flügelvorrichtung in relativ weiter Entfernung vom Verbrennungsraum wird das Gemisch ebenfalls an die senkrechten Wandungen der Ausgangsleitung geschleudert, was, wie zuvor beschrieben, zu ungewollten Nachteilen führt. Durch die Ansaugung der Zusatzluft direkt aus der Atmosphäre können Staubpartikel in die Vorrichtung und in die Brennkammern gelangen. Sie verstopfen nicht nur kleine Öffnungen, sondern lagern sich auch an den Wandungen der Brennkammern an. Das führt zur Minderung ihrer Funktion bzw. zu ihren Ausfall. Beim Motor können die Staubpartikel in den Br3nnräumen zusätzliche Schleifwirkungen verursachen und damit zu seinem vorzeitigen Verschleiß führen. Turbolader und Luftturbinen führen die Zusatzluft ebenfalls in Richtung zur Wand des Ausgangsrohres, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch kondensiert und der Wirkungsgrad der Vorrichtung gemindert wird. .

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel der Schaffung einer Vorrichtung zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches-bei gleichzeitiger Senkung des Schadstoffausstoßes in Brennkraftmaschinen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine gleichmäßige Durchmischung des Kraftstoff-Luft-•Gemisches ohne nachfolgende erneute Kondensation an der Wandung des dem Vergaser mit dem Motor verbindenen Saugrohres ermöglicht, obwohl der Kontakt des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit der kälteren Saugrohrwandung zwangsläufig zur teilweisen Kondensation führt. .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Flanschteil mit einem daran befestigten Rohr sowie ein Luftzuführungsund -regulierungssystem zwischen Vergaser und Ansaugflansch bzw. dessen letzter Stufe (bei mehrstufigen Vergasern) angeordnet werden kann, wobei der Rotor in seinen Abmessungen den Abmessungen des Innenraumes des Ansaugflansches bzw. dessen letzter Stufe angepaßt ist, ihn voll ausfüllt und die Form eines hohlen Zylinders, Kegels oder Paraboloids besitzt, dessen Mantel aus strömungsoptimal ausgebildeten Leitflächen in Form von Streben, Flügeln, Schalen oder Schaufeln mit dazwischen angeordneten Gasdurchlaßöffnungen bzw. -schlitzen besteht und dessen in Richtung zum Vergaser weisende Grundfläche einen mit Gasdurchlaßöffnungen versehenen Strebenverteilerring zur Aufnahme der Rotorachse aufweist und die Eintrittsöffnung des Luftanschlußstutzens rechtwinklig zur Rotorachse gerichtet ist.

Das Flanschteil besitzt ebenfalls einen Strebenverteilerring, dessen Öffnungen den Durchlaß und eine Vorverteilung des homogenisierten Kraftstoff-Luft-Gemisches ermöglichen und in dessen Zentrum sich das Lage? zur Aufnahme, Ortsbestimmung und Sicherung des Rotors befindet. Die Lagerung des Rotors kann auch zweiseitig erfolgen, wobei das zweite Lager am Boden des Ausgangsrohres vorzusehen ist.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Strebenverteilerring mit Rotor, ohne Verwendung eines zusätzlichen Flansches, unmittelbar am oberen Rand des Ansaugflansches zu befestigen.

Die Drehbewegung des Rotors ist unterdruckgesteuert und erfolgt durch das Einströmen der durch Filter gereinigten Zusatzluft gleichzeitig mit dem des Kraftstoff-Luft-Gemisches.

Der Rotorkörper befindet sich im untersten Bereich des Ausgangsrohres und deckt den vollen Querschnitt der Durchlaßkanäle zu den Brennkammern ab. Durch seine Drehung wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch feinst zerteilt, mit der Zusatzluft gemischt und homogenisiert sowie in Richtung der Brennkammern geschleudert. Das Luftzuführungssytem besteht aus dem Luftfilter, den Luftschläuchen, dem Luftregulierventil und dem Luftanschlußstutzen. Es bestehtauch die Möglichkeit, mehrere Luftanschlußstutzen anzubringen und in das System einzubinden.

Zur Luftmengenregulierung kann ein von Hand bedienbarer Luftregulierhahn oder ein vom Fahrerhaus über Bowdenzug bedienbares Regulierveiitil verwendet werden. Vorteilhafter ist eine Kopplung des Luftregulierventils mit dem Gaspedal über ein Gaspedal-Luftkopplungsorgan, wodurch eine dem jeweiligen Drehmoment der Brennkraftmaschine und dem optimalen stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis (1:20 bis 1:22) entsprechende Luftmenge freigegeben wird. Optimal ist der Einsatz eines subjektunabhängigen Meß-, Steuer- und Regelsystems, bei dem im Durchlaßkanal des Ausgangsrohres hinter dem Rotor ein Meßsensor angebracht ist. Dieser mißt das Kraftstoff-Luft-Verhältnis und setzt die jeweils abweichende Größe in ein elektrisches Ausgangssignal um, das zu einem Meßsteuergerät gelangt und dort in ein entsprechendes Befehlsignal umgewandelt und an das Regelgerät für die Luftzufuhr zur Ausführung der Regelfunktion übermittelt wird. Hierbei entfällt das mechanisch bedienbare Regulierorgan.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel eines Zweistufenvergasers näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: . . '

Fig. 1: den Querschnitt durch den Vergaserflansch, durch das Flanschteil der Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit symbolhafter Darstellung des eingesetzten Rotors und durch den Ansaugflansch Fig. 2: die Hälfte der Draufsicht des Ansaugflansches mit eingesetztem Rotor.

Wie aus Figur! ersichtlich ist, besteht die Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus einem Flanschteil 1, einem Rotor 2 und einem Luftzuführungs- und Reguliersystem, das in folgender Reihenfolge seiner Teile miteinander verbunden ist:

Luftfilter 3, Schläuche 4, Luftregulierventil 5 und Luftanschlußstutzen 6. Der Luftanschlußstutzen 6 wird in der Mitte des Ansaugflansches 9 eingeschraubt. Der Luftfilter 3 ist an geeigneter Stelle in Kühlernähe befestigt. Das Luftregulierventil 5 wird an geeignet zugänglicher Stelle im Motorraum angeordnet und mit dem Gaspedal gekoppelt. Die Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird zwischen dem Vergaserflansch 8 und dem Ansaugflansch 9 in Verbindung der Dichtungen 10 eingebaut.

Im Flanschteil 1 befinden sich Durchlaßöffnungen 24 und 25 für den Durchsatz des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Sie entsprechen in Lage und Größeden Durchlaßöffnungen des Ansaugflansches 7 und 11 sowie denen des Vergaserflansches 12 und 13. Die Durchlaßöffnungen 11,12 und 24 entsprechen der ersten Vergaserstufe und bleiben unverändert. Die Durchlaßöffnung 25 erhält einen Strebenverteilerring 14, in dessen Mitte sich ein Lager 15für die Aufnahme der Rotorachse 16 befindet. Das Gegenlager 18 befindet sich am Boden des Ansaugrohres 7.

Stehbolzen im Ansaugflansch 9 und entsprechende Bohrungen 17 im Flanschteil der Vorrichtung 1 bestimmen bei der Montage die exakte Lage der Durchlaßöffnungen 24 und 25 sowie die zentrale Lage des Rotors 2. Der Mantel des Rotors 2 sowie der dem Vergaserflansch 8 zugewandte Strebenverteilerring 26 besitzen Öffnungen für den Durchtritt des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Um den Umfang des Rotors 2 sind mehrere gleichmäßig verteilte Leitflächen 19 angeordnet, die strömungsoptimal ausgebildet sind, wobei verschiedenartige'Formen Verwendung finden können. Der Rotorkörper 2 nimmt den größten Teil der Durchlaßkanäle zu den Brennkammern 20 und der Durchlaßöffnung 7 des Ansaugrohres der 2. Stufe des Vergasersein. Bei der automatisierten Ausführung wird mit Hilfe eines Meß-, Steuer- und Regelsystems ein optimales stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis in allen Drehmomentbereichen der Brennkraftmaschine hergestellt. Zu diesem Zweck ist ein Meßsensor 21 in den Durchlaßkanal 20 des Ansaugrohres 7 eingebaut und mit einem Meßsteuergerät 22 sowie mit einem Regelgerät für die Luftzufuhr 23 elektrisch verbunden worden.

Nachstehend soll der funktioneile Zusammenhang beim Betreiben der Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches beschrieben werden.

Das Flanschteil 1 mit eingebautem Rotor 2 ist zwischen Vergaserflansch 8 und Ansaugflansch 9 mit Hilfe von Stehbolzen fest montiert. .

Beim Zweistufenvergaser strömt nach Öffnen der ersten Stufe das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Durchlaßöffnung des Vergaserflansches 12, durch die Durchlaßöffnung der Vorrichtung 24.und durch die Durchlaßöffnung des Ansaugrohres 11. Gleichzeitig strömt, durch Unterdruck verursacht. Zusatzluft mit hoher Geschwindigkeit durch den Luftfilter 3, die Schläuche 4, das Luftregulierventil 5 und den Luftanschlußstutzen 6 in das Ansaugrohr 7. Im Ansaugrohr 7 treffen Kraftstoff-Luft-Gemisch und Zusatzluft auf die Leitflächen 19 des Rotors 2 und versetzen diesen in Drehbewegung. Dadurch wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit der Zusatzluft gemischt, feinst zerstäubt und homogenisiert sowie in die Durchlaßkanäle 20 zu den Brennkammern hingelenkt und verdichtet.

Nach dem Öffnen der zweiten Vergaserstufe gelangtauch hier Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Durchlaßöffnung des Vergaserflansches 13, strömt weiter durch den Strebenverteilerring 14, der es durch seine gleichmäßig angeordneten Streben vorverteilt. Von dort gelangt es in das Ansaugrohr 7 und in den Strebenverteilerring 26 des Rotors 2. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus den Vergaserstufen eins und zwei wird mit der Zusatzluft feinst verteilt und homogenisiert sowie in Richtung des Durchlaßkanals zu den Brennkammern 20 gelenkt und verdichtet.

Durch den besseren Zerstäubungseffekt wird die Brennkraftmaschine thermisch entlastet, was die Aufnahme einer größeren Menge an Kraftstoff-Luft-Gemisch ermöglicht. Die Erhöhung des Ladedruckes führt daher zu einem Leistungsanstieg der Brennkraftmaschine.

Mit der Zuführung der Zusatzluft wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch pro Volumeneinheit mit einer größeren Menge Sauerstoff angereichert, was eine vollständigere Verbrennung bewirkt und den Schadstoff drastisch senkt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem zwischen Vergaser und Durchlaßkanal zu den Brennkammern angeordneten Flanschteil mit Rotor sowie einem Luftzuführungssystem, gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (2) in seinen Abmessungen den Abmessungen des Innenraumes (7) des Ansaugflansches (9) angepaßt ist und die Form eines Zylinders, Kegels bzw. Paraboloids besitzt, dessen Mantel aus strömungsoptimal ausgebildeten Leitflächen (19) in Form von Streben, Flügeln, Schalen oder Schaufeln mit dazwischen angeordneten Gasdurchlaßöffnungen bzw. -schlitzen besteht und dessen in Richtung zum Vergaser weisende Grundfläche einen mit Gasdurchlaßöffnungen versehenen Strebenverteilerring (26) zuV Aufnahme der Rotorachse (16) aufweist und die Einlaßöffnung des/der Luftanschlußstutzen (6) rechtwinklig zur Rotorachse (16) gerichtet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in das Flanschteil (1) ein Strebenverteilerring (14) mit unteren gleichmäßig verteilten Streben fest eingebaut und in seinem Zentrum ein Lager (15) für die Aufnahme der Rotorachse (16) vorgesehen ist, daß im Fall einer zweiseitigen Lagerung das zweite Lager (18) am Boden des Ansaugflansches (9) angeordnet wird oder daß der Strebenverteilerring (14) unmittelbar im oberen Rand des Ansaugflansches (9) vorgesehen wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei mechanischer Ausbildung des Luftzufuhr- und -regulierungssystems hinter dem Luftfilter (3) ein mit Hand, über eine Kopplung mit dem Gaspedal oder mit Hilfe des Stellmotors stufenlos stell- bzw. regelbares Luftregulierventil (5)

   , angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur automatisierten Regelung der Luftzufuhr im Innenraum des Ansaugflansches (9) ein mit einem Meßsteuergerät (22) und einem Regelgerät für die Luftzufuhr (23) gekoppelter Meßsensor (21) angeordnet ist.