DE1145857B

DE1145857B - Metering and mixing device for the fuel in intake manifold injection internal combustion engines

Info

Publication number: DE1145857B
Application number: DER26779A
Authority: DE
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1958-11-28
Filing date: 1959-11-24
Publication date: 1963-03-21
Also published as: US3003755A; FR1216528A; OA01316A; GB907576A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

R 26779 Ia/46c² R 26779 Ia / 46c ²

ANMELDETAG: 24. NOVEMBER 1959REGISTRATION DATE: NOVEMBER 24, 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. MÄRZ 1963NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF EDITORIAL: MARCH 21, 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Druckzerstäubung von Kraftstoff in das Saugrohr einer Brennkraftmaschine, bei welcher die im Durchflußquearschnitt veränderbare Zumeß- und zugleich Zerstäuber-Düse den Kraftstoff nicht unmittelbar in das Saugrohr, sondern durch eine zwischen Düse und Saugrohr vorgesehene, mit Primärluft gespeiste Kraftstoff-Luft-Mischkammer hindurch abgibt.The invention relates to a device for the continuous pressure atomization of fuel in the intake manifold of an internal combustion engine, in which the variable in the flow cross section Metering and atomizer nozzle at the same time, the fuel is not fed directly into the intake manifold, but through a fuel-air mixing chamber provided between the nozzle and the intake manifold and fed with primary air gives through.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei einer älteren Vorrichtung wird der Querschnitt der Zerstäuber-Zumeß-Diise von einer Nadel verändert.Devices of this type are known. In an older device, the cross-section of the atomizer metering nozzle changed by a needle.

Auf mit Zumeß-Nadeln zusammenarbeitende Zumeß-Düsen hat die Erfindung keinen Bezug. Vielmehr wird vorliegend der Steuerung des Querschnittes der Zerstäuber-Zutneß-Düse mittels eines Schiebers der Vorzug gegeben. Ein solcher kann als unempfindlicher, z. B. gegen Verstopfungsgefahr, gelten als eine nadelgesteuerte Düse mit einem Querschnitt in Form eines schmalen Ringes. Auch läßt sich mit einem Regelschieber, falls gewünscht, ein vollständiges Schließen der Düse erreichen. Wie gesagt, erfolgt im Rahmen der Erfindung die Steuerung des Querschnittes der Zerstäuber-Zumeß-Düse mittels eines (für sich bekannten) Schiebers, wobei die Aufgabe besteht, den Zumeß-Schieber derart auszubilden, daß er gleichzeitig auch die Kraftstoff-Primärluft-Mischkammer in seinem Inneren aufnimmt.The invention has no reference to metering nozzles cooperating with metering needles. Much more In the present case, the control of the cross-section of the atomizer-trimming nozzle by means of a slide given preference. Such a can as insensitive, z. B. against the risk of clogging, are considered one needle-controlled nozzle with a cross-section in the form of a narrow ring. Also can be with a Control slide, if desired, achieve complete closure of the nozzle. As I said, the Within the scope of the invention, the control of the cross section of the atomizer metering nozzle by means of a (known per se) slide, the task of which is to design the metering slide in such a way that at the same time the fuel-primary air mixing chamber absorbs inside him.

Dieses Problem war bei dar bekannten Vorrichtung nicht gestellt; an sich ließen sich zwar Lösungen der gestellten Aufgabe angeben, welche nicht Gegenstand def vorliegenden Erfindung sind, doch ist es Zweck der letzteren, eine besonders vorteilhafte Lösung der Aufgabe anzugeben. Die Erfindung besteht darin, daß sowohl die Leitung für die Primärluft als auch eine am Ende der Kraftstoffleitung angeordnete Zumeß-Zerstäuber-Düse in eine Gleitfläche münden, welche von einem den Kraftstoffabgabequerschnitt der Düse vermindernden oder vergrößernden Regelschieber überschliffen wird, dessen Inneres eine Kraftstoff-Primärluft-Mischkammer aufweist, welche die Form eines Kegelstumpfes oder ähnlichen abgestumpften Verjüngungskörpers hat, dessen große und kleine Basis jeweils Mischkammer-Öffnungen darstellen, wobei die große Basis der Mischkammer derart der Gleitfläche zugewandt ist, daß sie sowohl der Primärluft als auch dem dosierten Kraftstoff den Zutritt zur Kammer gestattet, während die kleine Basis als Übertrittsöffnung des Primärgemisches in das Saugrohr dient.This problem was not posed in the known device; in itself, solutions of the Specify the task set, which are not the subject of the present invention, but it is purpose the latter to specify a particularly advantageous solution to the problem. The invention consists in that both the line for the primary air and one arranged at the end of the fuel line Metering atomizer nozzle open into a sliding surface, which from one of the fuel delivery cross-section the nozzle reducing or enlarging control slide is ground, the inside of which is a Has fuel-primary air mixing chamber, which has the shape of a truncated cone or similar truncated Has tapered body, the large and small bases of which each have mixing chamber openings represent, with the large base of the mixing chamber facing the sliding surface in such a way that they both the primary air as well as the metered fuel allows access to the chamber, while the small Base serves as a transfer opening for the primary mixture into the intake manifold.

Die kegelstumpfförmige Mischkammer mit ihrer kleinen, in das Saugrohr mündenden AustrittsöfEnung Dosier- und MischvorrichtungThe frustoconical mixing chamber with its small outlet opening into the suction tube Dosing and mixing device

für den Kraftstoff
bei Saugrohr-Einspritzbrermkraftmaschinenfor the fuel
in intake manifold injection brake engines

Anmelder:Applicant:

Regie Nationale des Usines Renault,
Billancourt, Seine (Frankreich)Directed by Nationale des Usines Renault,
Billancourt, Seine (France)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,
Göggingen über Augsburg, Von-Eichendorff-Str. 10Representative: Dr.-Ing. E. Liebau, patent attorney,
Göggingen via Augsburg, Von-Eichendorff-Str. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. November 1958 (Nr. 780 355)Claimed priority:
France of November 28, 1958 (No. 780 355)

gewährleistet eine sehr feine und gleichmäßige Kraftstoffzerstäubung.ensures very fine and even fuel atomization.

Ein besonderes Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung besteht in der Art und Weise, in welcher der Schieber auf seine Gleitfläche angedrückt wird. Der Schieber wird durch eine Kraftkomponente angedrückt, die immer proportional der für seine Verlagerung aufgewendeten Kraft ist, für welchen Zweck Schneidenstege vorgesehen sind, welche mit der Gleitfläche einen im wesentlichen gleichbleibenden Winkel einschließen. Der Winkel der Schneidenstege kann so gewählt werden, daß die erforderliche Mindestandrückkraft erzielt wird; hierdurch wird die Reibungskraft des Schiebers auf seiner Gleitfläche auf einen geringstmöglichen Wert herabgesetzt, so daß sie einen niedrigstmöglichen Anteil der Betätigungskraft ausmacht.A special feature of the invention consists in the manner in which the Slide is pressed onto its sliding surface. The slide is pressed by a force component, which is always proportional to the force used to move it, for what purpose Cutting webs are provided, which with the sliding surface a substantially constant Include angles. The angle of the cutting webs can be chosen so that the required Minimum pressing force is achieved; this reduces the frictional force of the slide on its sliding surface reduced to the lowest possible value, so that they have the lowest possible proportion of the actuating force matters.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosier- und Mischschiebers beispielsweise dargestellt, und zwar zeigtIn the drawings, an embodiment of the metering and mixing slide according to the invention is for example shown, namely shows

Fig. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen, in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine eingebauten Schiebers,
Fig. 2 eine Ansicht des Schiebers im Schnitt nach der Linie a-a in Fig. 1,1 shows a longitudinal section of the slide according to the invention, built into the intake line of the internal combustion engine,
Fig. 2 is a view of the slide in section along the line aa in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schiebers, beiFig. 3 shows a longitudinal section of another embodiment of the slide according to the invention, at

309 540/123309 540/123

welcher die Mischkammer die Form eines Umdrehungskörpers hat, der jedoch nicht kegelförmig ist,which the mixing chamber has the shape of a body of revolution, but which is not conical,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform dies Schiebers, bei welcher die Mischkammer ein schiefer Kegelstumpf ist,4 shows a longitudinal section of a further embodiment this slide, in which the mixing chamber is an oblique truncated cone,

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Ausführungsfonn des Schiebers, bei welcher die Mischkammer anschließend an einen ersten konvergierenden Kegel mit einem divergierenden Teil ausgebildet ist,5 shows a longitudinal section of an embodiment of the slide in which the mixing chamber is then connected is formed on a first converging cone with a diverging part,

Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie a-a, bei welcher die Kraftstoffdüse an der Gleitfläche mit einem dreieckigen Querschnitt mündet,6 shows a view in section along the line aa, in which the fuel nozzle opens at the sliding surface with a triangular cross-section,

Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie a-a, bei welcher die Kraftstoffdüse an der Gleitfläche mit einem rechteckigen Querschnitt mündet.7 shows a view in section along the line aa, in which the fuel nozzle opens at the sliding surface with a rectangular cross section.

Die Anordnungen nach Fig. 3, 4 und 5 können mit denen nach Fig. 2, 6 und 7 kombiniert werden.The arrangements according to FIGS. 3, 4 and 5 can be combined with those according to FIGS. 2, 6 and 7.

In Fig. 1 ist mit 1 ein metallener Block bezeichnet, der zur Aufnahme der Kraftstoffzuführungsleitung 2 und der Luftzuführungsleitung 3 dient. Die Kraft-Stoffzuführungsleitung 2 endet mit einer kalibrierten, eine Düse 4 bildenden Öffnung, welche ebenso wie die Luftzuführungsleitung 3 in eine Gleitfläche 5 mündet. Gegen diese Gleitfläche 5 wird ein Schieber 6 angedrückt. Dieser Schieber enthält eine Mischkammer 7, welche bei der dargestellten Ausführungsfonn die Form eines geraden Kegelstumpfes hat, jedoch auch, wie in Fig. 4 oder 3 dargestellt, die Form eines schiefen Kegelstumpfes oder die Form eines nicht kegelförmigen Umdrehungskörpers haben kann.In FIG. 1, 1 denotes a metal block which is used to hold the fuel supply line 2 and the air supply line 3 is used. The power supply line 2 ends with a calibrated, an opening forming a nozzle 4 which, like the air supply line 3, extends into a sliding surface 5 flows out. A slide 6 is pressed against this sliding surface 5. This slide contains a mixing chamber 7, which in the embodiment shown has the shape of a straight truncated cone, however, as shown in Fig. 4 or 3, the shape of an inclined truncated cone or the shape of a non-conical body of revolution.

Der Kreis 8 an der großen Basis des Kegelstumpfes, der am besten in Fig. 2 sichtbar ist, verschließt teilweise die Kraftstoffdüse 4.The circle 8 at the large base of the truncated cone, which is best visible in FIG. 2, closes partially the fuel nozzle 4.

Die Bewegung des Schiebers 6 geschieht in Riehtung der Linie b-b (Fig. 2) längs eines nutzbaren Weges, der höchstens gleich dem Durchmesser der Düse 4 ist. Unter diesen Bedingungen erfährt die Luftzufuhröffnung 9 nur eine geringe Querschnittsveränderung, so daß der Luftzutritt in keiner Stellung des Schiebers unterbunden wird.The movement of the slide 6 takes place in the direction of the line bb (FIG. 2) along a usable path which is at most equal to the diameter of the nozzle 4. Under these conditions, the air supply opening 9 experiences only a slight change in cross section, so that the entry of air is not prevented in any position of the slide.

Der Kreis 10, d. h. die kleine Basis des Kegelstumpfes, bildet die Gemischauslaßöffnung. Die Querschnitte der drei Öffnungen, nämlich der Öffnung 4 für den Kraftstoff, der Öffnung 9 für die Luft und der Öffnung 10 für das Gemisch, sind jedoch voneinander nicht unabhängig, und es sollte der Querschnitt der Öffnung 10 immer größer sein als der der Öffnung 4, auch wenn sich der Schieber in der vollen Offenstellung befindet, und der Querschnitt der Öffnung 9 sollte immer mehrere Male größer sein als der der Öffnung 10, damit der in der Mischkammer? herrschende Druck sehr wenig von dem Druck in der Luftzuführungsleitung 3 abweicht, so daß durch eine Druckveränderung in der Misch- 5s kammer 7 die DurcMußrnenge des Kraftstoffes durch die Düse 4 nicht verändert wird und diese Durchflußmenge allein durch die Stellung des Schiebers bestimmt wird.The circle 10, i.e. H. the small base of the truncated cone forms the mixture outlet opening. the Cross-sections of the three openings, namely the opening 4 for the fuel and the opening 9 for the air and the opening 10 for the mixture, but are not independent of one another, and it should be the Cross-section of the opening 10 must always be larger than that of the opening 4, even if the slide is in the fully open position is, and the cross section of the opening 9 should always be several times larger than that of the opening 10, so that the one in the mixing chamber? The prevailing pressure deviates very little from the pressure in the air supply line 3, so that due to a change in pressure in the mixing chamber 7, the flow rate of the fuel increases the nozzle 4 is not changed and this flow rate is determined solely by the position of the slide will.

Der Schieber 6 ist unten und oben mit je einer Nut 11 bzw. 12 versehen, gegen die zwei Schneidenstege 13 bzw. 14 angedrückt werden, welche mit der Gleitfläche einen Winkel α einschließen.The slide 6 is provided with a groove 11 and 12, respectively, at the bottom and top, against the two cutting edges 13 or 14 are pressed, which include an angle α with the sliding surface.

Der Schneidensteg 13 wird durch eine BlattfederThe cutting edge web 13 is made by a leaf spring

15 angedrückt, die sich einerseits gegen eine Achse15 pressed, on the one hand against an axis

16 abstützt und andererseits gegen eine Schraube 17. Die Blattfeder 16 weist eine Einkerbung 18 auf, so daß sie nicht seitlich gleiten kann. Die Regelschraube 17 kann in ihrer Einstellung durch eine Gegenmutter 19 gesichert werden.16 and on the other hand against a screw 17. The leaf spring 16 has a notch 18 so that it cannot slide sideways. The regulating screw 17 can be secured in its setting by a lock nut 19.

Der Schneidensteg 14 wird durch einen die Änderungen der Kraftstoffzumessung auslösenden Hebel 20 angedrückt, der nicht nachgiebig (verglichen mit 15) ist und welcher um eine Achse 21 schwenkbar ist. Seine Endlage wird durch eine Regelschraube 22 bestimmt, welche durch eine Gegenmutter 23 gesichert ist. The cutting edge web 14 is activated by a lever 20 which triggers the changes in the fuel metering pressed, which is not flexible (compared to 15) and which is pivotable about an axis 21. Its end position is determined by a regulating screw 22 which is secured by a lock nut 23.

Der beschriebene Mechanismus ist mit dem Saugrohr 24 einer Brennkraftmaschine baulich vereinigt, durch welches die vom Motor angesaugte Luft hindiurchtritt und in welchem ein Druck herrscht, der niedriger als der (oder gleich dem) Außenluftckuck ist, je nach dem Öffnungsgrad der Luftdrosselklappe 25. The mechanism described is structurally combined with the intake manifold 24 of an internal combustion engine, through which the air sucked in by the engine can pass and in which there is a pressure lower than (or equal to) the outside air pressure is, depending on the degree of opening of the air throttle valve 25.

Die beschriebene Düse 4 weist im Falle der Fig, 2 eine kreisförmige Öffnung auf, kann jedoch auch mit einer von der Kreisform abweichenden öffnung ausgebildet sein und beispielsweise, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, die Form eines Dreiecks oder eines mehr oder weniger langgestreckten Rechtecks haben.In the case of FIG. 2, the nozzle 4 described has a circular opening, but it can also have an opening deviating from the circular shape and, for example, as in FIGS. 6 and 7 shown, have the shape of a triangle or a more or less elongated rectangle.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device described is as follows:

Durch das Einschrauben der Schraube 22 wird der Schieber 6 mittels des Hebels 20 und des Schneideinsteges 14 entgegen der Kraft der über den Schneidensteg 13 wirkenden Feder 15 nach unten verlagert. Die Feder 15 erfährt vorher (also fabrik- bzw. werkstattmäßig) durch Justierung der Schraube 17 ihre Grundeinstellung, die im Betrieb nicht mehr verändert wird. Die durch die Schneidensteige übertragene Kraft wird durch die Durchbiegung der Feder 15 bestimmt.By screwing in the screw 22, the slide 6 is opened by means of the lever 20 and the Cutting web 14 against the force of the spring 15 acting on the cutting web 13 downward relocated. The spring 15 learns beforehand (ie factory or workshop) by adjusting the screw 17 their basic setting, which is no longer changed during operation. The one transmitted through the cutting path The force is determined by the deflection of the spring 15.

Wenn diese Kraft mit F bezeichnet wird, hat die Komponente, welche den Schieber gegen die Gleitfläche andrückt, den Wert 2 ■ F · sin a, wählend, die Reiibungskomponente, welche der Verschiebung des Schiebers entgegenwirkt, den Wert 2 · F ■ sin α · tg^ hat. Die verwendeten Werkstoffe sind so gewählt, daß der Wert des Reibungskoeffizienten tg φ so gering wie möglich ist, während der Winkel α, wie erwähnt, mit dem geringstmöglichen Wert gewählt ist. Unter diesen Bedingungen ist die störende Reibungskraft praktisch vernachlässigbar, und es ist die zur Verstellung der Schraube 22 erforderliche Kraft im wesentlichen gleich der Kraft F der Feder 15.If this force is denoted by F, the component which presses the slide against the sliding surface has the value 2 ■ F · sin a, while the friction component which counteracts the displacement of the slide has the value 2 · F ■ sin α · tg ^ has. The materials used are chosen so that the value of the coefficient of friction tg φ is as low as possible, while the angle α, as mentioned, is chosen with the lowest possible value. Under these conditions, the disruptive frictional force is practically negligible, and the force required to adjust the screw 22 is essentially equal to the force F of the spring 15.

Wenn mit ρ der absolute Druck bezeichnet wird, der in der Ansaugleitung 24 herrscht, mit H der Außenluftdruck und mit P der Druck dies Kraftstoffs, so können folgende Betriebsfälle auftreten: 1. Wenn ρ gleich H ist, wenn die Drosselklappe 25 voll geöffnet ist, findet kein Ansaugen von Luft in der Leitung 3 durch dem Unterdruck statt, so daß die gesamte Mischenergie durch die Energie (Druckhöhe) des Kraftstoffs geliefert werden muß.If ρ denotes the absolute pressure that prevails in the intake line 24, H the outside air pressure and P the pressure of this fuel, then the following operating cases can occur: 1. If ρ is equal to H when the throttle valve 25 is fully open, there is no suction of air in the line 3 due to the negative pressure, so that the entire mixing energy must be supplied by the energy (pressure head) of the fuel.

Vorausgesetzt, daß der Druck P auf einem ausreichenden Wert gehalten wird, hat der bei 26 dargestellte Kraftstoff strahl eine hohe Geschwindigkeit und berührt die Waod des Kegelstumpfes mit einem Winkel ß, der ausreichend klein gehalten ist, damit er fast ohne Verlust durch die öffnung 10 hindurch reflektiert wird. Unter diesen Bedingungen ist es der Strahl selbst, der eine Saugwirkung auf die Luft in der Leitung 3 ausübt und am Auslaß der öffnung 10 ein erstes Gemisch erzeugt, das ausreicht,Provided that the pressure P is kept at a sufficient value, the fuel jet shown at 26 has a high speed and touches the waod of the truncated cone at an angle β which is kept sufficiently small that it passes through the opening 10 with almost no loss is reflected. Under these conditions it is the jet itself which exerts a suction effect on the air in the line 3 and generates a first mixture at the outlet of the opening 10 which is sufficient

damit der Hauptluftstrom 27 eine gute Zerstäubung bewirkt.so that the main air flow 27 causes good atomization.

2. Wenn ρ niedriger als H ist, d. h. wenn die Drosselklappe 25 teilweise geschlossen ist, wird Luft auch durch die Öffnung 10 hindurch augesaugt, deren Strömungsenergie mit derjenigen des Strahls 26 zusammenwirkt, um unmittelbar am Auslaß der Öffnung 10 die gewünschte Zerstäubung hervorzurufen.2. When ρ is lower than H , ie when the throttle valve 25 is partially closed, air is also sucked in through the opening 10, the flow energy of which interacts with that of the jet 26 in order to produce the desired atomization directly at the outlet of the opening 10.

Wenn der Wert von P konstant ist, ist die Durchflußmenge eine Funktion der Verschiebung des Schiebers, und zwar eine lineare Funktion in dem Falle, in welchem die Öffnung rechteckig ist, wie bei 4' in Fig. 7 gezeigt, eine quadratische Funktion in dem Falle, in welchem die Öffnung dreieckig ist, wie bei 4" in Fig. 6 gezeigt. Bei einer kreisförmigen Öffnung 4 (Fig. 2) verändert sich die Durchfiußmenge nach einem dazwischenliegenden Gesetz.
Selbstverständlich sollen die für den Schieber und den Block 1 verwendeten Werkstoffe unter der Wirkung der Luftfeuchtigkeit und der gegebenenfalls im Kraftstoff enthaltenen Produkte ausreichend korrosionsbeständig sein.When the value of P is constant, the flow rate is a function of the displacement of the slide, a linear function in the case where the opening is rectangular as shown at 4 'in Fig. 7, a quadratic function in that case , in which the opening is triangular, as shown at 4 "in Fig. 6. With a circular opening 4 (Fig. 2) the flow rate changes according to an intermediate law.
Of course, the materials used for the slide and the block 1 should be sufficiently corrosion-resistant under the effect of the air humidity and the products possibly contained in the fuel.

Claims

Patent claims:

1. Device for continuous pressure atomization of fuel into the intake manifold of an internal combustion engine, in which the metering and atomizer nozzle, which can be changed in the flow cross-section, does not feed the fuel directly into the intake manifold, but through a fuel-air provided between the nozzle and the intake manifold and fed with primary air -Mixing chamber dispenses through, characterized in that both the line (3) for the primary air and a metering atomizer nozzle (4) arranged at the end of the fuel line (2) open into a sliding surface (5), which from one of the fuel dispensing cross-section the nozzle (4) reducing or enlarging control slide (6) is ground, the interior of which has a fuel-primary air mixing chamber (7) which has the shape of a truncated cone or similar truncated tapered body, the large and small bases of which each represent mixing chamber openings, whereby the large base of the mixing chamber (7) pulls the sliding surface (5) in this way The ewandt is that it allows both the primary air and the metered fuel to enter the chamber (7), while the small base serves as a transfer opening (10) for the primary mixture into the suction pipe (24).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the slide (6) above and is provided at the bottom with grooves (11, 12) parallel to the sliding surface (5), against the cutting webs (13, 14), which are inclined to the sliding surface so that the force component, which tends to press the slide against the sliding surface, always a constant one Is the fraction of that force which counteracts its displacement, one being the Cutting edges (13) absorbs the pressure of a coordinated spring (15), while the other or driving cutting edge web (14) causes the slide to move and the pressure of a Lever (20) is exposed, the end position of which is determined by a regulating screw (22, 23).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the opening of the Fuel nozzle has a circular (4), triangular (4 ") or rectangular (4 ') cross-section Has.

Considered publications:
German Patent No. 703 155;
French Patent No. 774,636;
British Patent No. 106 210;
U.S. Patent Nos. 2,404,081, 2,706,976.

1 sheet of drawings