DE1476161A1

DE1476161A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des CO-Gehaltes der Abgase,insbesondere an Vergasermaschinen

Info

Publication number: DE1476161A1
Application number: DE19641476161
Authority: DE
Inventors: Erich Bruselat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-09-18
Filing date: 1964-09-18
Publication date: 1969-06-26
Also published as: GB1117487A; DE1476166A1; DE1476162A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung des CO-Gehaltes an gemischverdichtenden Vergasermaschinen < oder ähnlichen Maschinen mittels Zuführung von Zusatzluft zu dem zur Maschine strömenden Brennstoff-Luftgemisch.

Wie festgestellt wurde, ist der CO-Gehalt in den Abgasen von Vergaser-Brennkraftmaschinen entscheidend von dem richtigen Verhältnis der Bestandteile von Brennstoff und Luft in der Gemischleitung der Maschine abhängig. Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, dem Brennstoff-Luftgemisch Zusatzluft in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine bzw. von der ' Eröffnung der Drosselklappe beizumischen. Die bisher hierfür * vorgesehenen Maßnahmen haben jedoch nicht voll befriedigt, da der CO-Gehalt nicht vollständig beseitigt werden konnte. Andererseits ist es jedoch von größter Bedeutung, daß der vor allem den giftigen Bestandteil der Abgase bildende CO-Gehalt auf ein Mindestmaß verringert wird.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird nun erfindungsgemäß im wesentlichen vorgeschlagen, daß das Brennstoff-Luftgemisch zusammen mit der zutretenden Zusatzluft in eine Wirbelbewegung versetzt wird, vorzugsweise derart, daß das Brennstoff-Luftgemisch leicht tangential abgelenkt bzw. in eine entsprechend schraubenförmige Bewegung versetzt wird. Bereits durch diese Maßnahme der Ablenkung und Verwirbelung kann eine erhebliche Verminderung des CO-Gehaltes erreicht werden.

Um jedoch hierbei günstigste Ergebnisse zu erhalten, 1st es darüber hinaus von-Wichtigkeit, daß gleichzeitig mit der Verwirbelung von Gemisch und Zusatzluft letztere in bestimmter Weise mengenmäßig derart geregelt wird, daß das Gemisch eine für eine vollkommene Verbrennung günstigste Zusammensetzung erhält« Vorzugsweise erfolgt zu diesem Zwec'r die Regelung der Zusatzluft in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine bzw. von der Eröffnung der Drosselklappe derart, daß die Zusatzluftmenge bei geringer Eröffnung der Drosselklappe zunächst vergrößert, bei weiterer öffnung wieder verringert und bei voll geöffneter Drosselklappe die Zufuhr der Zusatzluft gesperrt wird.

Durch die gleichzeitige Anwendung beider Maßnahmen kann erreicht werden, daß nicht nur das erforderliche Mischungsverhältnis von Luft und Bre^stoff unter allen Belastungsbedingungen gewährleistet ist, sondern daß auch eine tatsächliche Zuführung der einzelnen Luftteilchen zu den

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Brennstoff teilchen schon vor dem Eintritt in den oder die Zylinder der Maschine stattfindet und dadurch die Voraussetzung·» für eine vollkommene Verbrennung gegeben ist.

Der CO-Gehalt kann dadurch über den ganzen Belastungsbereich außerordentlich niedrig gehalten werden. Vorallem ist es auch möglich, die normalerweise auftretenden hohen Spitzen der CO-Kurve im unteren Drehzahlbereich praktisch vollständig zu beseitigen. Gleichzeitig kann auch infolge der besseren Verbrennung der Brennstoffgehalt erheblich gesenkt werden.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sieht die Erfindung des weiteren eine an der Zutrittsstelle der Zusatzluft anschließend an diese Stelle eine Ablenk- oder Verwirbelungsvorrichtung in der Gemischleitung vor. Die Vorrichtung besteht hierbei vorzugsweise aus über den Umfang der Gemischleitung verteilte Ablenker. Wie Versuche ergeben haben, werden hierbei die günstigsten Verhältnisse dann erreicht, wenn die Ablenker keinen zu großen Winkel mit der Achsrichtung der Gemischleitung bilden. Am vorteilhaftesten hat sich ein Winkel von etwa 8 bis 12° ergeben.

Die Ablenk- oder Verwirbelungsvorrichtung wird zweckmäßig durch ein Einsatz- oder Planschstüek gebildet, welches zwischen zwei Flansche des Vergasers bzw. der Gemischleitung zwischenschaltbar ist, somit praktisch an jeder Einlaßleitung einer Maschine nachträglich angebracht werden kann. Dieses Einsatz-

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oder Planschstück weist ferner vorzugsweise außer den
Ablenkern oder dgl. gleichzeitig Bohrungen zur Zuführung der Zusatzluft auf und trägt außerdem eine Regelvorrichtung, welche die Menge der Zusatzluft in der gewünschten Weise regelt. Das Regelorgan zur Betätigung dieser Regelvorrichtung ist in einfachster Weise auf der Achse der Drosselklappe angeordnet und z. B. als Steuernocken ausgebildet. Die
ganze Einrichtung nimmt hierbei wenig Platz ein und kann so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie insgesamt
ebenfalls ohne Schwierigkeiten nachträglich in eine beliebige Vergasermaschine einbaubar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, für die Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung an einer Vergaser-Gemischleitung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung nach Linie 2-2 der Fig. J5 in größerem Maßstabe,

Fig. 3 eine Draufsieht auf die Verwirbelungsvorrichtung
gemäß Fig. 2 im Schnitt nach Linie j3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 und 5 zwei weitere Stellungen des in Fig. 2 dargestellten Steuerschiebers und

Fig. 6 eine Diagrammdarstellung.

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. 1 zeigt in sohematischer Darstellung an der Gemischleitung IO eine Vergaserdüse 11 mit der Brennstofrzuleitung und der Drosselklappe 13· An den unteren Flansch 14 der Vergaserdüse ist unter Zwischenschaltung eines später noch näher erläuterten Zwischenflansches 15 die Gemischleitung zum Motor mittels des Flansches 17 angeschlossen. Der Motor kann in beliebiger Weise eine ein- oder mehrzylindrige Maschine sein.

Die erfindungsgemSße Einrichtung wird im wesentlichen durch den Zwischenflansch 15 getragen. Unmittelbar in die Mittelöffnung des Flansches ist die Ablenk- oder Wirbelvorriehtung 18 eingesetzt* Sie besteht aus einem ringförmigen Einsatz-

19a stück 19, das mittels einer flanschartigen Abbiegung/in einer entsprechenden Ausnehmung des Zwischenflansches 15 axial gesichert gelagert ist und an dessen zylindrischen Teil 19b Ablenker 20 angesetzt, z. B. angelötet sind, die je aus

z.B. insgesamt schräg angeordneten oder einem/leicht abgewinkelten Blech bestehen und von der zylindrischen Wandung 19b des Einsatzstückes I9 radial nach innen gerichtet sind. Sie sind hierbei derart angeordnet, daß der obere Schenkel 20a der Ablenker sich in axialer Richtung der Gemischleitung erstreckt, während der untere Schenkel 20b zur Achsrichtung der Gemischleitung einen Winkel bildet, der vorzugsweise 8 bis 12° beträgt. Das in Pfeilrichtung χ zuströmende Gemisch erfährt dadurch eine tangentiale Ablenkung und damit eine leicht schraubenförmige Bewegung.

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In der zylindrischen Wandung 19b des EinsatzStückes 19 sind des weiteren Bohrungen 21 vorgesehen, welche zweckmäßig möglichst unmittelbar neben dem axialen Schenkel 20a der Ablenker in einer der Anzahl der Ablenker entsprechenden Anzahl angeordnet sind, und zwar auf derjenigen Seite der Ablenker, gegen die die unteren Schenkel 20b abgewinkelt sind. Die Bohrungen 21.münden in einen Ringkanal 22, mit dem eine Bohrung 25 verbunden ist, welche einen Ansatz 24 des Ringflansches I5 durchsetzt, Die Bohrung 25 ist an ihrem Ende durch ein Verschlußstück 25 abgeschlossen. In eine sie kreuzende Querbohrung 26 ist ein Schraubstück 27 eingeschraubt. Letzteres kann gleichzeitig zur Befestigung eines Reglers 28 dienen, welcher gegebenenfalls auch auf andere Weise, z. B. durch mehrere Schrauben, am Zwischenflansch befestigt sein kann und welcher zur Regelung der dem Brennstoff-Luftgemisch zuzuführenden Zusatzluft dient. Der Regler 2Ü weist eine Längsbohrung 29 und eine Querbohrung 50 auf, die gleichzeitig zur Aufnahme des Schraubstückes 27 aient. Von der Querbohrung 30 gehen zwei Bohrungen ~ßl und 32 aus, die durch die Längsbohrung 2S* in die Teilbohrungen 31a und 51b bzw. 52a und 52b unterteilt werden. Die Teilbohrungen ~5Va, 52b stehen hierbei mit der Querbohrung 30 und über Bohrungen 53*54 im Schraubglied 27 mit der im Flansch I5 angeordneten Bohrung in ständiger Verbindung. In der Bohrung 31 ist des weiteren eine Drosseldüse 54 eingesetzt, welche den Eintritt nur einer kleinen, frtwa für den Leerlauf notwendigen Menge Zusatzluft in die Bohrung 51 zuläßt. Den Bohrungen 51 und 52 kann ein Filter 55 zur Reinigung der Zusatzluft vorgeschaltet sein.

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In die Längsbohrung 29 ist ein Steuerschieber 36 eingesetzt. Er wird in der einen Längsrichtung (in Fig. 2 nach links) durch eine Feder 37 belastet, die sich andererseits gegen eine Verschraubung 38 abstützt. Gegebenenfalls kann ein (in der Zeichnung nicht dargestellter) Anschlag vorgesehen sein, welcher den Hub des.Steuerschiebers 36 nach links begrenzt, jedoch derart, daß der Kopf 39 des Steuerschiebers in der in Pig. 2 dargestellten Leerlauf lage möglichst dicht an einem Nocken 40 anliegt, welcher auf der Achse 41 der Drosselklappe 13 fest angeordnet ist. Der Nocken 40 ist hierbei derart ausgebildet, daß er beim öffnen der Drosselklappe, d. h. beiDrehung der Welle 41 in Efeilrichtung y, den Regelschieber 36 gegen die Wirkung der Feder 37 bis auf einen Hub h zurückdrüekt. Der Regel- oder Steuerschieber 36 weist in seinem Steuerbereich zwei zylindrische Teile 36a und 36b sowie einen mittleren, im wesentlichen konischen Teil 36c auf, der zusammen mit der Längsbohrung 29 eine ringförmige Steuernut 42 bildet, welche sich von einem zum anderen Ende (in Fig. 2 von rechts nach links) im Querschnitte im wesent- |

liehen gleichmäßig, gegebenenfalls auch nach einer hiervon etwas abweichenden Kurve bzw. stufenweise, verringert.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich entsprechend der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres.

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In Pig. 2 ist die Einrichtung in Leerlaufstellung dargestellt Die Bohrung Jl ist geöffnet und läßt über die Drosseldüse 34 sowie über die Bohrungen. 33*34,23 und 21 die Zuleitung einer Leerlaufzusatzmenge zu der durch das Einsatzstück 19 gebildeten Verwirbelungsvorrichtung 18 bzw. den Ablenkern 20 zu. Wird die Drosselklappe geöffnet, so wird schon bei geringer Öffnung die Bohrung Jl verschlossen, während die ungedrosselte Bohrung 32 geöffnet wird, so daß entsprechend dem hohen Unterdruck in der Gemiechleitung 16 sofort eine große Zusatzluftmenge angesaugt wird, Mit zunehmender Eröffnung der Drosselklappe 13 bzw. Drehung des Steuernockens 41 wird entsprechend der Abnahme des Unterdruckes und der zur Wirkung kommenden zunehmenden Drosselung durch die Steuerungsnute 42 - die Zusatzluftmenge allmählich relativ verringert.

Fig. 4 zeigt eine entsprechende mittlere Stellung des Steuerschiebers 36. Wird die Drosselklappe 13 voll geöffnet, nimmt der Steuerschieber 36 die in Fig. 5 dargestellte Lage ein. In dieser ist sowohl die Bohrung 32 als auch die Bohrung 31 abgeschlossen, so daß keine Zusatzluft mehr zu der Verwirbelungsvorrichtung 18 gelangen kann.

Dadurch daß die Zusatzluft durch die Bohrungen 21 in unmittelbarer Nähe der Ablenker 20 und der Ablenkstelle der Luft austritt, findet eine intensive Vermischung der entsprechend geregelten Zusatzluft mit dem aus der Vergaserdüse 11 austretenden, an. der Drosselklappe I3 vorbeiströmenden Luftbrenn-

, stoffgemisch ein.

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Ίη Fig. 6 sind Diagramme dargestellt, wie sie Versuche ■ergeben haben. Hierbei sind über den Drehzahlen η einerseits die Kurven c (c_Q bzw. C₁) für den CO-Gehalt, ferner die Kurven b (b_Q bzw. ^) für denBrenns t off verbrauch und L für die Leistung der Maschine aufgetragen. Die Kurve c zeigt hierbei den CO-Gehalt in der Einlaß-Gemischleitung einer üblichen Vergasermaschine, dagegen die Kurve c, den CO-Gehalt nach Einbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung in die gleiche Maschine. Wie ersichtlich, wird der CO-Gehalt vor allem in den unteren Belastungs- baw. Drehzahlbereichen außerordentlich erniedrigt, so daß beispielsweise der maximale Gehalt an Kohlenoxyd kurz oberhalb des Leerlaufs von 4 % auf etwa 0,1 bis 0,2 % gesenkt wird. Auch der Brennstoffverbrauch wird entsprechend der Kurve b bei einer Üblichen Maschine auf den Wert b, bei Anwendung der Erfindung gesenkt. In beiden Fällen 1st jeweils eine gleiche Leistungskurve L angenommen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs- ⁽ beispiel beschränkt. So kann z. B. die Verwirbelungs- oder Ablenkvorrichtung.auch in anderer Weise ausgeführt sein. Die Regelung der Zusatzluft kann durch eine andere geeignete Regelvorrichtung erfolgen, welche auch einen Drehschieber, Ventile oder sonstige Steuerungsorgane enthalten kann. Die Leerlaufbohrung Jl oder eine entsprechende Zuleitung kann in Fortfall kommen. Auch ist es nicht notwendig, daß die

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Steuerung der Zusatzluft durch die Drosselklappe erfolgt; sie kann gegebenenfalls auch in anderer Weise in Abhängigkeit von der Belastung bzw. der Drehzahl der Maschine geregelt werden. Des weiteren kann die erfindungsgemäße Einrichtung unabhängig von der Einlaßgeraischleitung montiert werden. Doch bietet die beschriebene bzw. dargestellte Regelungsart und Anordnung sowohl wirkungsmäßig als auch baulich ganz besondere Vorteile.

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Claims

H76161 Ansprüche : der Abgase

1. Verfahren zur Verminderung des CO-Gehaltes an/gemisch-

verdichtenden Vergaserraaschinen oder ähnlichen Maschinen mittels Zuführung von Zusatzluft zu dem zur Maschine strömenden Brennstoff-Luftgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Luftgemisch zusammen mit der zutretenden Zusatzluft in eine Wirbelbewegung versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Luftgemisch in eine leicht tangentiale bzw. schraubenförmige Bewegung versetzt wird.

j5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluft in Abhängigkeit von der Belastung *3r Maschine bzw. von der Eröffnung der Drosselklappe geregelt wird, insbesondere derart, daß die Zusatzluftmenge bei geringer Eröffnung der Drosselklappe zunächst erhöht, bei weiterer Eröffnung wieder verringert und bei voll geöffneter Drosselklappe gesperrt wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an der Zutrittsstelle der Zusatzluft oder anschließend an diese Steile angeordnete Ablenk- oder Verwirbelungsvorrichtung in der Gemischleitung.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ablenkung bzw. Verwirbelung des Brennstoff-»Luftgemisches über den Umfang der Gemischleitung verteilte Ablenker angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenker in einem Winkel von δ bis 12° zur Achsrichtung der Gemischleitung angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk- oder Verwirbelungsvorrichtung durch ein zwischen Flansche der Gemischleitung eingesetztes Einsatzstück gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuleitung der Zusatzluft in Strömungsrichtung kurz vor den Ablenkern der Ablenk- oder Verwirbelungsvorrichtung angeordnete, auf den Umfang verteilte und z. B. durch einen

od. dgl.

Ringkanal miteinander verbundene Zutrittsbohrungen/vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück als Ring mit nach innen gerichteten, z.B. angelöteten Ablenkern und kurz vor sowie in Richtung der tangentialen Ablenkung versetzt angeordneten Bohrungen für die Zusatzluft ausgebildet ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Zusatzluft durch Bohrungen in einem "einerseits z. B. die Ablenk- oder Verwirbelungsvorriehtung und andererseits die Regelvorrichtung für die Zusatzluft tragenden Zwischenflanschteil vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zugeftthrten Zusatzluft durch ein mit der Drosselklappe verbundenes Steuerorgan, z. B. einen \ auf der Achse der Drosselklappe angeordneten Steuernocken gesteuert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Zusatzluft ein Steuerschieber vorgesehen ist, der einerseits eine vorzugsweise gedrosselte Bohrung für Leerlauf und andererseits eine Bohrung steuert, die erst im unteren Eröffnungsbereich der Drosselklappe geöffnet wird.

IJ. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 12, gekennzeichnet durch einen Steuerschieber für die Zusatzluft, welcher zwischen zwei absperrenden Schieberflächen eine den Durchfluß der Zusatzluft freigebenden Steuernute aufweist, die sich nach

z.B. sie

einem Ende ionisch verjüngt, derart, daß/mit Erhöhung der Maschinenbelastung bzw. mit zunehmender Eröffnung der Drosselklappe den Durchfluß der Zusatzluft zunehmend drosselt.

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