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Vergaser für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen
Vergaser für Brennkraftmaschinen, dessen vorderes Ende an einem Luftfilter und dessen
hinteres Ende an die Ansaugöffnung mindestens eines Zylinders des zu beschikkenden
Motors angeschlossen und in dessen Innerem ein Zerstäubungselement für den ihm über
Leitungen vom Kraftstoffbehälter zugeführten Kraftstoff fest angebracht ist, wobei
dem Vergaser ein Behälter mit gleichbleibendem Kraftstoffspiegel und ein Regel-oder
Absperrglied zugeordnet ist und wobei ein als Flügel ausgebildetes Zerstäubungselement
eine durchgehende Ausnehmung beträchtlicher Größe im Vergleich zu den Ausmaßen des
Flügels besitzt.
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Es sind bereits derartige Vergaser bekannt, bei denen im Inneren des
Vergasers im Wege der angesaugten Luft ein unsymmetrisches flügelartiges Profilstück
beweglich angeordnet ist. Die Zerstäubund des Kraftstoffes erfolgt dadurch, daß
der Kraftstoff im Inneren des Profilstückes durch Düsen aus der Kraftstoffleitung
und darauffolgend durch ein Gitterwerk gezwungen wird, das durch seine Bohrungen
den Kraftstoff wie aus einer Brause austreten läßt. Hierdurch bilden sich von den
Bohrungen des Gitterwerkes aus feine Flüssigkeitsfäden, die sich im Wege der angesaugten
Luft fortsetzen und dazu neigen, große Flüssigkeitstropfen zu bilden, die sich an
den Wänden des Vergasers und des Ansaugstutzens niederschlagen können.
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Es sind auch bereits Vergaser bekannt, bei denen ein symmetrisches
flügelartiges Profilstück fest im Weg der angesaugten Luft angeordnet ist. Bei diesen
bekannten Vergasern wird der Kraftstoff von der Kraftstoffleitung über Kanäle im
Inneren des Profilstückes, unmittelbar aber auf dessen Oberfläche geführt. Hierdurch
wird der Kraftstoff veranlaßt, auf der Oberfläche des Profilstückes einen Kraftstoff-Film
auszubilden. Das Zerstäuben des Kraftstoffes aus diesem Film ist jedoch außerordentlich
schwierig, so daß derartige Vergaser nicht die erforderliche Gleichmäßigkeit des
Zerstäubungseffektes im Betrieb aufweisen. Ferner ist es bei diesen bekannten Vergasern
nachteilig, daß sich Teile des sich im Film über die Oberfläche des Profilstückes
erstreckenden Kraftstoffes an der unteren oder hinteren Profilkante in Tropfen sammeln
und von dort abtropfen können.
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Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden,
daß in an sich bekannter Weise mindestens zwei Kanäle vorgesehen sind, die sich
gegenüberstehend in die Ausnehmung münden und, gegebenenfalls über den Behälter
mit gleichbleibender Standhöhe, an einem Kraftstoffbehälter angeschlossen sind.
Bei einem Vergaser ist die Verwendung mehrerer in eine Mischkammer mündende Düsen
insbesondere für die Zufuhr unterschiedlicher Kraftstoffe auch in der Form, daß
zwei Düsen sich gegenüberstehen, bereits bekannt. Hierbei wird jedoch ein besonderes
Zerstäubungselement weder in Flügelform noch in sonstiger Ausführung verwendet,
und die Düsen, deren Kanäle unmittelbar in die Mischkammer münden, sind komplizierte,
relativ zueinander verstellbare, konzentrische Rohrgebilde mit unterschiedlich überlappbaren,
in der Rohrwandung vorgesehenen Austrittsschlitzen für den Kraftstoff. Die Schlitzsteuerung
dient dabei der Druckänderung, beeinflußt aber zugleich die Richtung des austretenden
Strahles.
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Weiter ist bekannt, innerhalb einer Mischkammer einen Luftstrahl und
einen Kraftstoffstrahl gegeneinanderzurichten und dieses Gemisch der Saugwirkung
der Verbrennungsluft auszusetzen, und die gleichachsige Anordnung zweier gegenüberliegender
Spritzöffnungen wurde schon für eine zweiarmige Einspritzdüse vorgesehen, um einen
scheibenförmigen Kraftstoffschleier über den Zylinderquerschnitt zu erhalten. Es
handelt sich hier also nicht um eine Vergaserausbildung, sondern eine spezielle
Einrichtung unmittelbar im Verbrennungsraum, die nur speziellen Zwecken dienen kann,
da die Düsen im Verbrennungsraum starkem Verschleiß ausgesetzt sind, weshalb einer
solchen Anordnung grundsätzliche fachmännische Bedenken entgegenstehen.
Demgegenüber
wird nach der Erfindung eine besondere Zerstäubungsart innerhalb eines Vergasers
geschaffen, bei der an einem Zerstäuberflügel vorbeistreifende Luft die innerhalb
einer Ausnehmung des Flügels von zwei gegeneinandergerichteten Kanälen gebildete
Flüssigkeitsscheibe erfaßt und in außerordentlich feine Tröpfchen weiter verteilt.
Gerade im Bereich der durch den Flügel bedingten hohen Geschwindigkeit der Ansaugluft,
erfährt diese plötzlich durch den Unterdruck im Bereich der Ausnehmung des Flügels
eine Wirbelbildung und erfaßt mit diesem durchwirbelten Unterdruckbereich die bereits
durch das Aufeinanderprallen zweier Strahlen feinzerstäubte Flüssigkeit, um sie
weiter zu vernebeln.
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Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung ist schließlich auch
darin zu sehen, daß die besonders feine Verteilung des Kraftstoffes in der Verbrennungsluft
- die bei Versuchen mit dem neuen Vergaser bereits zu einer Kraftstoffersparnis
in der Größenordnung von 30a/o führte - keine komplizierte Einrichtung erfordert,
sondern mit einem Minimum an baulichem Aufwand erreichbar ist, denn der Zerstäubungsflügel
stellt ein einfach herstellbares Formteil dar, das auch im Dauerbetrieb keiner besonderen
Beanspruchung ausgesetzt ist. Weder eine besonders sorgfältige Bearbeitung noch
eine minuziöse Einstellung sind erforderlich, um den außerordentlich hohen Zerstäubungsgrad,
noch dazu bei sehr großem Querschnitt der Austrittsöffnung des Kraftstoff-Luft-Gemisches,
zu erreichen, wodurch wiederum eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit des neuen
Vergasers gegeben ist. Insbesondere ist der Vergaser nach der Erfindung nicht temperaturempfindlich,
da die Zerstäubung in einem freien Raum, nämlich von der Flüssigkeitsscheibe ausgehend,
erfolgt, also ohne Berührung mit Wand oder Düsenteilen, wodurch bei bekannten Düsenvergasern
die Neigung zum Einfrieren bei niedrigen Temperaturen gefördert wird.
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Im einzelnen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ausnehmung
im Flügel im Bereich der größten Flügeldicke vorzusehen, und zwar vorzugsweise etwa
in Dreieckform mit gegen die Vorderkante des Flügels gerichteter Spitze. Dies wirkt
sich etwa im Sinne einer starken kontinuierlich ansteigenden Wirbelbildung über
den Bereich der Ausnehmung aus.
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Als vorteilhaft hat es sich auch ferner für das Zerstäubungselement
im Vergaser nach der Erfindung herausgestellt, wenn in dem Stutzen zwei profilierte
Flügel zur Bildung einer Zone mit verengtem Querschnitt angeordnet sind und der
durchbrochene Flügel in der verengten Zone liegt.
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Um eine besonders günstige Zerstäubungswirkung zu erzielen, kann hinter
der Ausnehmung die durchbrochenen Flügels eine Stirnseite eines Flügelprofils vorgesehen
sein. Hierdurch wird zugleich erreicht, daß die zerstäubten Kraftstoffteilchen sicher
in den Weg der angesaugten Luft gelangen.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt: Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Vergaser nach der
Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der F i g. 1, F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung
eines ausgekehlten Flügels der ersten Ausführungsform, wobei ein Teil herausgeschnitten
ist, F i g. 5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform, wobei die vordere
Seitenwand des Stutzens entfernt ist.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 4 wird der Vergaser
von einem einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Vergasergehäuse 1 gebildet,
das über den größten Teil seiner Länge einen konstanten Querschnitt besitzt. Das
vordere Ende 2 des Vergasergehäuses 1 ist mittels eines Flansches 3 an einen nicht
dargestellten Luftfilter oder an einen Ergänzungsstutzen, der zwischen dem Vergasergehäuse
und dem Luftfilter eingeschaltet ist, angeschlossen. Diese Anordnung erfolgt insbesondere
dann, wenn ein einziges Luftfilter für mehrere Vergaser verwendet werden soll. Das
hintere Ende 4 des Vergasergehäuses ist mittels eines Flansches 5 an die Flanke
der Ansaugöffnung eines Zylinders (falls man für jeden Zylinder einen Vergaser vorzieht)
oder an die an die Ansaugöffnung eines oder die Ansaugöffnungen mehrerer Zylinder,
vorzugsweise nicht mehr als zwei Zylinder, anschließende Saugrohrleitung angeschlossen.
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In dem Vergasergehäuse 1 ist ein flügelartiges Zerstäubungsglied 6,
wie insbesondere in F i g. 4 dargestellt ist, angeordnet. Dieses Zerstäubungsglied
ist im wesentlichen symmetrisch ausgebildet, wobei die Angriffskante 7 gegen das
Vorderteil des Vergasergehäuses gerichtet ist, wenn man dieses in der Richtung des
Pfeiles 8 betrachtet, welcher auch die Luftansaugrichtung, wie später noch
erläutert wird, angibt.
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In den dicksten Teil 22 a des Flügels 6 ist eine im wesentlichen dreieckförmig
verlaufende Auskehlung 9 eingearbeitet, deren Spitze 10 gegen die Vorderseite
des Flügels gerichtet ist. Zwei parallel zur Angriffskante 7 verlaufende Kanäle
11 münden in die Auskehlung 9 ein, wobei die Mündungsöffnungen einander gegenüberliegen.
In F i g. 4 ist ein Teil des Flügels 6 ausgeschnitten, um besser die Lage der Kanäle
11 und der Auskehlung 9 zeigen zu können. Jeder Kanal 11 steht mit einer Düse 12
in Verbindung, die von einer festen, mittels Schweißverbindung 14 an dem
Vergasergehäuse 1 gehaltenen Schraubenmutter 13 aufgenommen wird.
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Die Düsen 12 sind an ein Schwimmergehäuse (nicht dargestellt) für
einen Kraftstoff oder an zwei Schwimmergehäuse für zwei Arten von Kraftstoffen oder
für Kraftstoff und normalerweise nicht als Kraftstoff benutzbare Flüssigkeit angeschlossen.
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Der hintere Teil des Flügels 6 ist stumpf abgesetzt und nimmt an dem-
-äußersten Ende 15 zwei elastische Stahllamellen 17, die als Regelklappen für die
Durchflußmengenregelung wirken, auf. Die Befestigung dieser Regelklappen erfolgt
mittels in Bohrungen 16 a (F i g. 4) aufgenommener Niete 16. Diese Stahllamellen
17 können mittels eines Steuernockens 18 für die Durchflußmengenregelung
mehr oder weniger auseinandergedrückt werden, so daß, wie in der Zeichnung dargestellt,
die voll ausgezogene Linie die maximale Öffnungsstellung und die gestrichelte Linie
die Schließstellung angibt.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, liegen die Seitenflächen 19 des Flügels
6 in dichter Berührung mit den Seitenwänden 20 des Vergasergehäuses
1.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung nach F i g. 1 bis 4 ist dabei wie
folgt: Infolge des beim Saughub vom abwärts gehenden Kolben im Zylinder einer Brennkraftmaschine
erzeugten
Unterdruckes strömt Luft über das Luftfilter in das Vergasergehäuse
1 in Richtung des Pfeiles 8 ein. Der Vergaser ist mit dem durch 4 gekennzeichneten
Teil über den Flansch 5 an die Brennkraftmaschine angeschlossen.
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Von der Angriffskante 7 des Flügelprofils 6 bis in Höhe der Spitze
10 hat die Luftströmung auf der Saug- und der Druckseite des tragflächenförmigen
Einsatzes 6 einen laminaren Verlauf.
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Infolge der Auskehlung 9 wandelt sich die laminare Strömung in steigendem
Maße in eine turbulente Strömung um. Die Trennungslinie zwischen diesen beiden Strömungen
wird im wesentlichen durch die verlängerten Seitenwände 21 der dreieckförmigen Auskehlung
gebildet (und zwar auf der Saug- wie auf der Druckseite).
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Außerdem bildet sich in Höhe der Zonen 22, die im wesentlichen den
verengten Teilen der Luftströmung in dem Vergasergehäuse 1 entsprechen, eine Niederdruckzone,
wie sie von Venturirohren her bekannt ist. In der im wesentlichen dreieckförmig
verlaufenden Niederdruckzone, in welcher eine turbulente Strömung herrscht, bildet
sich infolge der gegeneinandergerichteten und durch die Kanäle 11 austretenden beiden
Strahlen 24 eine Flüssigkeitsscheibe 23 (F i g. 3); die dreieckförmige Aussparung
9 ist hierbei im Bereich der größten Dicke 22 a des Flügels angeordnet. Die beiden
Strahlen 24 können aus dem gleichen Kraftstoff, aus zwei verschiedenen Kraftstoffen
oder aus einem Kraftstoff und einem flüssigem Nichtkraftstoff bestehen.
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In dem Bereich der Niederdruckzone wird eine Flüssigkeitsscheibe 23
von der in diesem Bereich herrschenden turbulenten Luftströmung mitgerissen. In
dem dabei entstehenden Kraftstoff-Luft-Gemisch sind die Kraftstoffteilchen fein
verteilt in die Verbrennungsluft eingelagert. Die Zerstäubung des Kraftstoffes im
Luftstrom wird durch die Angriffskante 30, welche die Turbulenz bewirkt bzw.
vergrößert, verstärkt. Die Flüssigkeitsteilchen strömen dann in Richtung der Pfeile
25 im genannten Gehäuse 1, hinter dem Flügel 6 beiderseits der Lamellen 17, weiter.
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Die in vollen Linien in der Zeichnung dargestellte Lage der elastischen
Lamellen und des Steuernockens 18 zeigen die Stellung der größten Durchflußmenge
des Kraftstoffgemisches. Bei einem Kraftwagen wird diese Stellung der Lamellen 17
dann erreicht, wenn das Gaspedal durchgetreten wird. Dreht sich der Nocken 18 unter
der Wirkung des Gaspedals um seine Achse 26, so korrigiert sich die Durchflußmenge
des Kraftstoffgemisches, bis sie einen Kleinstwert erreicht (gestrichelte Linie
F i g. 2). Diese Stellung ergibt sich bei Nichtbetätigung des Gaspedals eines Kraftwagens.-
Dieser Kleinstwert kann Null werden, wenn man eine besondere Vergasungseinrichtung
für die Leerlaufstellung vorsieht, wobei dann diese Einrichtung hinter den Lamellen
17 angeordnet wird.
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In F i g. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Vergasers gemäß
der Erfindung dargestellt. Danach besteht der Vergaserkörper aus einem Gehäuse 31
mit konstantem rechteckigem Querschnitt, das durch ein sich erweiterndes Rohr 32
verlängert ist. Das Gehäuse 31 und das Rohr 32 sind über Flansche 34, 35 durch Schrauben
33 miteinander fest verbunden. Das hintere Ende 36 der Leitung 32 ist wieder über
Flansche 36 a an die Einlaßleitung oder an eine der Einlaßleitungen des Verbrennungsmotors.
bzw. unmittelbar an die Lufteinströmung eines Zylinders angeschlossen.
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In dem Gehäuse 31 sind zwei profilerte Flügel 37, 37' derart angeordnet,
daß sie eine konvergentedivergente prismaförnaige Düse bilden. Zwischen diesen beiden
Flügeln 37, 37' ist ein weiterer Flügel 38 derart eingesetzt, daß die untere und
obere Stirnfläche des Flügels 38 in Verbindung mit der oberen Seite des Profilstückes
37 bzw. mit der unteren Seite des Profilstückes 37' kommt.
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In dem dicksten Teil 38' des Flügels 38 ist eine im
wesentlichen dreieckförmig verlaufende Aussparung 39, deren Kante oder Spitze
40 senkrecht zur Angriffskante 41 des Flügels 38 verläuft, angeordnet. Der
Flügel 38 und die Flügel 37, 37' werden von zwei genau fluchtenden Kanälen 42 und
44 durchsetzt, welche an ein oder zwei Schwimmergehäuse, die einen oder mehrere
Kraftstoffe bzw. Kraftstoff und flüssigenNichtkraftstoff enthalten, angeschlossen
sind.
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Hinter der aus den Profilflügeln 37, 37' und dem Flügel
38 gebildeten Zerstäubungseinrichtung sind zwei Klappen 45 für die
Regelung der Durchflußmenge angeordnet, von denen jede um ihre Achse 46 schwenkbar
ist. Entsprechende Ausgleichsklappen 47, von denen ebenfalls jede um ihre Achse
48 geschwenkt werden kann, befinden sich vor der Zerstäubungseinrichtung.
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Die Wirkungsweise des Vergasers nach F i g. 5 ist dabei wie folgt:
Während des Saughubes des Motors strömt die Luft (über das Luftfilter) in Richtung
des Pfeiles 49. Die Durchströmungsgeschwindigkeit der Luft wird im Bereich des Halses
50 zwischen den beiden Profilflügeln 37, 37' beschleunigt. Hierbei wird durch den
Flügel 38 der Durchgangsquerschnitt weiter verengt, wodurch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindib
keit der Luft eintritt, die ihr Maximum in Höhe der Auskehlung 39 erreicht. Die
Auskehlung ist, wie schon ausgeführt, im Bereich 38', in welchem der Flügel 38 seine
größte Dicke besitzt, angeordnet. Es stellt sich sodann ein Niederdruck im Bereich
38' der größten Dicke des Flügels 38 ein.
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Im Bereich der Auskehlung 39 herrscht niedriger Druck, wodurch in
dieser Zone eine turbulente Luftströmung aufgebaut wird. Durch den Aufeinanderprall
der über die, einander gegenüberliegenden, im Bereich der Auskehlung 39 angeordneten
Kanäle 42 einströmenden Flüssigkeitsstrahlen bildet sich eine Flüssigkeitsscheibe,
ähnlich der bei der Ausführung 1
beschriebenen und mit 23 bezeichneten, aus.
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Hinter der an den Profilen 37 und 37' und dem Flügel 38 gebildeten
Zerstäubungseinrichtung erhält man dann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, in welchem
die flüssigen Kraftstoffteilchen in feinster Verteilung enthalten sind.
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Die Regelung der Durchflußmenge des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt
über die Klappen 45. Wie in F i g. 5 dargestellt ist, geben die in vollen Linien
ausgezogenen Klappen die Stellung für die größte Durchflußmenge an, während die
in gestrichelter Linie dargestellten Klappen die Stellung für die kleinste Durchflußmenge
angeben. Ist die Durchflußmindestmenge Null, dann wird eine besondere Einrichtung,
die hinter den Klappen 45 eingebaut wird, für die Erzeugung des Kraftstoffgemisches,
entsprechend der Leerlaufstellung des Vergasers, vorgesehen.
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Der Brennstoffgehalt des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird über die Ausgleichsklappen
47, mit
denen man die Luftzufuhr an der Einmündung 51 mehr
oder weniger abschließen kann, geregelt. Bei Verminderung der Luftzufuhr wird somit
der Kraftstoffgehalt des Kraftstoff-Luft-Gemisches vergrößert, wobei sich auch gleichzeitig
die Strömungsgeschwindigkeit der Luft infolge des verkleinerten Durchgangsquerschnittes,
hervorgerufen durch den verringerten Abstand der beiden Enden 52 der Ausgleichsschaufeln
47, erhöht.
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Der Vergaser nach der Erfindung läßt sich auch mit Regelelementen
anderer Art als in den verschiedenen Beispielen gezeigt, versehen. Beispielsweise
kann an Stelle der Regellamellen 17 nach F i g. 1 und 2 und der Regelklappen 45
nach F i g. 5 eine stromlinienförmige, drehbare Regelklappe eingesetzt werden, deren
Drehachse etwa durch die Mitte der Klappe verlaufen kann.