DE1526687A1

DE1526687A1 - Verfahren zur Vergasung eines fluessigen Brennstoffes bei der Herstellung eines Brennstoff-Luft-Gemisches zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine und Einrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1526687A1
Application number: DE19661526687
Authority: DE
Inventors: Hellman Lars Gunnar
Original assignee: HELLMAN LARS GUNNAR
Current assignee: HELLMAN LARS GUNNAR
Priority date: 1966-01-20
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1970-02-19
Also published as: FR1505765A

Description

Essen, den 21. November 1966 (27

PATE NTANWA LT

Dr. Andrej ο wski

43 Essen, Keü wh er Str. 36

A ii.i b.bibuig)

Patentanmeldung des Herrn
Lars ßunnar Hellman
Norrtullsgatan 10,
Stockholm Va /-Sohweden-

Verfahren zur Vergasung eines flüssigen Brennstoffes bei der Herstellung eines Brennstoff-Luftgemisches zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung beschäftigt sieh mit einem Verfahren zur Vergasung flüssigen Brennstoffes bei der Herstellung eines explosiven gasförmigen Brennstoff-Luftgemisches für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, in denen dieser Brennstoff in inniger Berührung mit Luft in einem Vergaser vergast wird.

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Der übliche Vergaser einer als "Otto-Motor" bekannten Verbrennungskraftmaschine ist eine mechanische Vorrichtung, in welcher ein sehr abgestimmtes Gemisch aus dem flüssigen Brennstoff und der Verbrennungsluft hergestellt wird. Dieser Vergaser besteht im wesentlichen aus einer Düse mit einem ganz bestimmten Durchmesser, durch welche der flüssige Brennstoff hindurchgeleitet wird, dessen Menge vom Durchmesser der Düsenöffnung und dem überatmosphärischem Druck hinter dieser Düse abhängt. Diese Brennstoffmenge fließt in eine Leitung, durch welche die Verbrennungsluft hindurchströmt, sodaß bei gleichbleibender Belastung des Motors allmählich ein Ausgleich entsteht und die Luft mit Brennstoff vermischt wird, dessen Menge weit ehehd von den bestehenden physikalischen Umständen abhängt» Infolgedessen ist für eine vollkommene Verdampfung des Brennstoffes eine ganz bestimmte Kontaktfläche zwischen ihm und der Luft erforderlich. Diese Kontaktfläche hängt von der Temperatur der Luft, der Zusammensetzung des Brennstoffes, dem bestehenden absoluten Druck, der zur Verfügung stehenden Zeit, der Geschwindigkeit,mit welcher die Luft die Kontaktfläche passiert Usw. ab. Falls sich außerdem die Motorbelastung in der Weise ändert, daß mehr Verbrennungsluft und Brennstoff in den Motor eingespeist werden müssen, ist dies nur möglich, wenn die Kontaktfläche zwischen dem Brennstoff und der Luft vergrößert wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Motor aus dem Leerlauf auf volle Touren gebracht wird. Um eine schnelle Vergrößerung der Kontaktfläche zu erreichen, war es bisher erforderlich, eine spezielle Pumpe einzusetzen, die als sogenannte Besehleu-, nigerpumpe bekannt ist und mit deren Hilfe eine zusätzliche Brennstoffmenge zugeführt wird, um die Kontaktfläche in dem gewünschten Maße zu vergrößern. Leider läßt sich dadurch nicht immer eine derart genau bemessene Zusatzmenge auswählen, daß

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tatsächlich ein der Belastung entsprechendes perfektes Brennstoffluftgemisch entsteht. Daher begnügte man sich damit, eine stets größere Zusatzmenge an Brennstoff einzupumpen als tatsächlich erforderlich wäre. Dies bedeutet naturgemäß eine schlechte Brennstoffausnutzung und ergibt infolge der unvollkommenen Verbrennung des Brennstoffes eine Luftverschmutzung.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, welche alle"auf mechanischen Prinzipien zu beruhen scheinen wie beispielsweise das Einspritzen des Brennstoffes durch eine entsprechende Düse unter Druck, um die Kontaktfläche zu vergrößern und die Herstellung des Gleichgewichtes zu beschleunigen, wenn die Motorbelastung verändert wird. Selbst wenn hierdurch Jedoch eine gewisse Verbesserung erzielt werden kann, so lässt sich ein einwandfrei zusammengesetzten Brennstoffluftgemisch, welches für alle vorkommenden Bedingungen geeignet ist, auf diese Weise nicht erzielen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses · Problem, zu lösen, wobei die Erfindung auf den Prinzipien der Destillation beruht.

Gemäß einem Hauptvorschlag der Erfindung wird die Vergasung " des Brennstoffes kontinuierlich in Berührung mit einer durch kontinuierliche Einspeisung des Brennstoffes konstanten Brennstoffmenge durchgeführt und die Temperatur an diesem Vergasungspunkt konstant auf einem bestimmten Wert gehalten, welcher als Punktion der Zusammensetzung des Brennstoffes und des gewünschten Gehaltes an Brennstoffdampf im erzeugten Brennstoffluftgemiseh ausgewählt wird. Da die Vergasung

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kontinuierlich in Kontakt mit flüssigem Brennstoff konstanter Zusammensetzung durchgeführt.wird, sättigt jede Komponente die Luft in ausgeglichener Weise in einem dem Teildruck dieser Komponente bei der herrschenden Temperatur entsprechenden Ausmaß.

Für eine bestimmte Brennstoffzusammensetzung lässt sich daher stets diese Temperatur genau auswählen, sodaß der Brennstoffanteil am Brennstoffluf.tgemisch ein einwandfreies Verhältnis ergibt, beispielsweise 6 Vol.-#, wenn es sich bei dem Brennstoff um Benzin handelt.

Zweckmäßigerweise wird die konstante Temperatur an der VergasungsstelIe durch Vorwärmen der Luft auf eine konstante Temperatur erreicht* Die Luft lässt sich auch durch die bei laufender Maschine entstehenden Auspuffgase auf eine über der gewünschten Temperatur liegende Temperatur vorwärmen, wobei die gewünschte Temperatur sich mit der Motorbelastung ändert,, woraufhin dann diese übermäßig vorgewärmte Luft durch geregelte Verdünnung mit kalter Luft auf den gewünschten konstanten Temperaturwert eingeregelt wird.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus einem Ausfuhrungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anhand der beiliegenden stark schematisierten Zeichnung.

Die Figur zeigt einen Sechszylindennotor mit einem Zylinder i. Der Brennstoff fließt hier über eine.Brennetoffleitung und das Schwimmerventil 3 in den Vergaser k. Die Verbrennung« luft wird durch eine Leitung 5 angesaugt und durch die Auslaß·

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gase des Motors im Vorwärmer 6 auf eine über der gewünschten Temperatur liegende Temperatur vorgewärmt, beispielsweise auf'80-100⁰C. je nach der Motorenbelastung. Mit Hilfe eines Thermostaten 7 und eines Thermostatenschiebers 8 in einer Leitung für die Einspeisung nicht vorgewärmter Luft wird die Temperatur der vorgewärmten Luft auf die gewünschte. ICont aktwärme, beispielsweise 70⁰C eingestellt. Diese vorgewärmte luft sprudelt dann durch den in konstanter Menge im Vergaser 4 befindlichen flüssigen Brennstoff hindurch und verdampft hierbei eine Brennstoffmenge, welche dem Teildruck des Brennstoffes bei der herrschenden Temperatur entspricht* Da die für die Verdampfung erforderliche Wärme durch die vorgewärmte eingespeiste Luft geliefert wird, liegt die Temperatur des fertigen Brennstoffluftgemisches niedriger als die Temperatur der Luft, und zwar etwa bei 35⁰C Da die Temperatur der eingespeisten Luft unabhängig von der Motorenbelastung ebenso wie die Brennstoffmenge im Vergaser stets konstant gehalten wird, ergibt sich für das Brennstoffluftgemisch, welches dem Motor zugeführt wird, stets eine konstante Zusammensetzung, welche durch geeignete Auswahl der Vorwärmtemperatur für die Luft leicht auf einen Brennstoffdampfgehalt geregelt werden kann, welcher für den Betrieb des Motors am zweckmäßigsten ist. Es besteht daher keinerlei Gefahr, daß dem Motor ein zu fettes Gemisch eingespeist wird, wenn die Motorenbelastung verändert wird, sodaß eine wesentlich«, bessere Brennstoffausnutzung und eine bessere Verbrennung im Motor auf diese Weise erreicht werden.

Um eine praktlseh vollständige Verbrennung im Motor während aller Betriebsurastände zu garantieren, wird zweckmäßigerweise das erhaltene Brennstoffluftgemisch mit perfekter

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Zusammensetzung auf eine derartige Temperatur vorgewärmt, daß dieses Gemisch nach einer adiabatischen Expansion hinter einer Drossel für die Regelung der Motordrehzahl unabhängig von der Stellung der Drossel stets eine Temperatur erhält, welche über dem Taupunkt des Gemisches liegt. Normalerweise führt die adiabatische Expansion hinter der Drossel zu einer derart starken Abkühlung des Gemisches, daß der Brennstoffdampf im Gemisch ohne Vorwärmung dieses Gemisches teilweise zu einem Nebel kondensieren würde, welcher nur mit großen Schwierigkeiten wieder vergast werden könnte. In einem derartigen Gemisch geht aber eine einwandfreie Verbrennung nur dann leicht und vollständig vonstatten, wenn das Gemisch aus vergastem Brennstoff und Luft besteht. Bei einem Benzinmotor liegt die geeignete Vorwärmtemperatur zwischen 100 und 150 C, insbesondere bei 120⁰C. Eine derartige Vorwärmung ist in der Zeichnung lediglich in der Weise angedeutet, daß das einwandfrei zusammengesetzte Brennstoffluftgemisch durch einen Vorwärmer 9 geleitet wird, bevor es durch die Drossel 10 hindurchströmt.

Ansprüche;

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Claims

1. .Verfahren zur Vergasung.flüssigen Brennstoffes zur Erzielung eines explosiven gasförmigen Brennstoffluftgemisches für den Betrieb yon Verbrennungskraftmaschinen,, wobei dieser Brennstoff, in einem Vergaser in innigem Kontakt mit der Verbrennungsluft vergast wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vergasung kontinuierlich in Berührung mit einer Menge flüssigen Brennstoffes durchgeführt wird, welche durch kontinuierliche Einspeisung frischen Brennstoffes konstant gehalten wird, und daß die Temperatur an dessen yergasung.ssteile konstant auf einem bestimmten Wert gehalten wird, welcher als Funktion der Zusammensetzung des Brennstoffes und des gewünschten Anteiles vom Brennstoffdampf in dem fertigen Brennstoffluftgemisch gewählt wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Temperatur an der Vergasungsstelle durch Vorwärmung der Luft auf eine konstante Temperatur erzielt wird. .

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch Auspuffgase des Motors auf eine Temperatur vorgewärmt wird, welche höher liegt als die sich mit der Motorenbelastung ändernde gewünschte Temperatur, und daß die Temperatur der auf diese Weise vorgewärmten Luft durch gesteuerte Verdünnung mit kalter Luft auf den gewünschten konstanten Wert gebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Brennstoffluftgemisch auf eine derartige Temperatür vorgewärmt wird, daß diese Mischung bei einer möglichen adiabatischen Expansion

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hinter der Drossel zur Steuerung der Motorendrehzahl unabhängig von der Drosselstellung stets eine über dem Taupunkt dieses Gemisches liegende Temperatur besitzt.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 1 - J5 mit einem Schwimmervergaser, in welchem flüssiger Brennstoff zu einem explosivem Brennstoffluftgemisch vergast wird und einer Verbrennungskraftmaschine, .welcher dieses Brennstoffluftgemisch eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung der Luft durch die Auspuffgase des Motors ein Vorwärmer (6) vorgesehen ist, welcher sie auf eine Temperatur vorwärmt, die etwas über der gewünschten konstanten Temperatur liegt, und daß eine Leitung von diesem Vorwärmer (6) zum Vergaser (4) führt, welche einen Kaltlufteinlaß mit einem Thermostafcregler (7j 8)" aufweist, durch welchen eine derartige Kaltluftmenge zugespeist wird, daß die Luft in dieser Leitung dem Vergaser mit der gewünschten konstanten Temperatur zuströmt, wodurch in der eine konstante Brennstoffmenge enthaltenden Vergaserkammer eine Sättigung der auf konstante Temperatur vorgewärmten Luft mit Brennstoffdampf konstanter Temperatur durch; innigen Kontakt mit dem flüssigen Brennstoff erzielbar ist.

Patentanwalt Dr. W-. Andrejewskl.

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