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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung
eines Krafstoff-Luft-Gemisches für
Verbrennungsmotoren mit einem doppelt wirkenden Lufttrichter, der
einlassseitig an eine Primärluftzuführleitung
und auslassseitig über
einen Expansionsabschnitt des Lufttrichters, der eine Mischkammer
bildet, in welcher ein durch die Primärluftzuführleitung zugeführter Primärluftstrom
und ein durch die Kraftstoffzuführleitung
zugeführter
Kraftstoff bzw. eine Kraftstoffemulision zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch-Zuführleitung
eines Verbrennungsmotors stromaufwärts von der Motordrosselklappe
anschließbar
ist, wobei in dem Expansionsabschnitt Luftansaugöffnungen vorgesehen sind, durch
welche Sekundärluft
angesaugt werden kann.
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Solche
Vorrichtungen sind bekannt und umfassen in der Regel einen Lufttrichter,
der einlassseitig an eine Primärluftzuführung sowie
in der Verengung an eine Kraftstoffzuführleitung angeschlossen ist
und auslassseitig an die Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors
stromabwärts
von der Motordrosselklappe angeschlossen ist. In dem Lufttrichter
bildet sich stromabwärts
von dessen Engstelle bei geöffneter
oder teilweise geöffneter
Drosselklappe durch den angesaugten Primärluftstrom ein Unterdruck,
durch den über
die in der Unterdruckzone angebrachte Kraftstoffleitung ein Kraftstoff
bzw. eine Kraftstoff-Emulsion
angesaugt und mit der Primärluft zu
einem Kraftstoff-Luft-Gemisch vermischt wird.
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Ein
Problem bei solchen Vorrichtungen mit einem Lufttrichter besteht
darin, dass bei einem bestimmten Öffnungswinkel der Motordrosselklappe der
Unterdruck unterhalb der Drosselklappe wegfallen wird. Hierdurch
wird der Verbrennungsmotor an der Verengung des Lufttrichters saugen,
wodurch dessen physikalisches Wirkungsprinzip praktisch aufgehoben
wird. In diesem Stadium tritt ein Drosseleffekt ein, wodurch das
Kraftstoff-Luft-Gemisch ins Stocken gerät. Es ist dann erforderlich,
dem Luftstrom oberhalb des Lufttrichters zusätzlich Kraftstoff zuzusetzen,
was mit Hilfe einer sogenannten Vollastanreicherungsvorrichtung
geschieht. Dies hat jedoch den Nachteil, dass Kraftstoff-Luft-Gemisch
sehr fett wird.
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In
der
NL 164 933 und der
NL 164 118 wird daher eine
Vorrichtung vorgeschlagen, durch die dem Kraftstoff-Luft-Gemisch stromabwärts der
Drosselklappe Sekundärluft
zugeführt
wird, welche das Gemisch abmagert. Diese stromabwärts der
Drosselklappe zugeführte
Luft hat jedoch nur im Nulllastbereich und am Anfang des Teillastbereichs
einen Einfluss auf die Gemischzusammensetzung, während sie wenig Einfluss auf
die progressive Zunahme der Kraftstoff zufuhr in den Primärluftstrom
hat. Dies bedeutet, dass wenig Einfluss auf das fetter werden des Gemisches
in Richtung Volllastbereich des Motors besteht.
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Aus
der DE-OS 23 49 877 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei
welcher dem Kraftstoff-Luft-Gemisch im Expansionsgebiet eines Lufttrichters
oberhalb der Drosselklappe Sekundärluft zugeführt wird. Die Sekundärluftzufuhr
wird bei dieser Vorrichtung über
ein mechanisches Steuergerät mit
einer Barometerdose gesteuert, und eine Sekundärluftzufuhr findet nur statt,
wenn der Druck der Außenluft
abnimmt oder die Temperatur stark schwankt. Bei der bekannten Vorrichtung
wird die Sekundärluftzufuhr
keinen oder nur einen sehr geringen Einfluss auf die progressive
Zunahme des Kraftstoffes in dem Primärluftstrom haben, da die Sekundärluft nur
temporär
bei zu geringen Drücken
und dann auch nur in geringen Mengen zugeführt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art anzugeben, die es ermöglicht,
das Mischverhältnis
eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, welches einem Verbrennungsmotor
zugeführt
wird, über
den gesamten Drehzahl- und Lastbereich des Motors zumindest im wesentlichen
konstant zu halten.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Luftansaugöffnungen
am Anfang des Expansionsabschnitts des Lufttrichters in gleicher Höhe mit der Trichterengstelle
oder unmittelbar der Trichterengstelle nachgeordnet vorgesehen sind. Insbesondere
kann dabei vorgesehen sein, dass die Luftansaugöffnungen an eine Sekundärluftleitung
angeschlossen sind, wobei stromaufwärts der Primärluftzuführleitung
und der Sekundärluftleitung
ein Luftraum vorgesehen ist, von welchem die Primärluftzuführleitung
und die Sekundärluftleitung
ausgehen. Erfindungsgemäß ist also
vorgesehen, dass aus dem Primärluftstrom
und dem Kraftstoff ein Kraftstoff-Primärluft-Gemisch
mit einem Mischverhältnis λ < 1 hergestellt wird
und anschließend
stromabwärts
von der Mischstelle am Anfang eines Expansionsabschnitts Sekundärluft auf
gleicher Höhe
mit der Trichterengstelle oder gleich im Anschluß an die Trichterengstelle
durch Luftansaugöffnungen
in den Tichter gesaugt und mit dem Kraftstoff-Primärluft-Gemisch
und gegebenenfalls mit weiterer Primärluft vermischt wird und so
ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem Mischverhältnis λ > 1 hergestellt wird.
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Durch
diese Ausgestaltung wird erreicht, dass bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit der
Primärluft
aufgrund der Venturiwirkung an den vorhandenen Ansaugöffnungen
für die
Sekundärluft der
Sekundärluftstrom
progressiv ansteigt, wodurch der Anstieg der Kraftstoffzufuhr kompensiert
und das Mischverhältnis
im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Technisch erreicht
wird dies, indem die Luftansaugöffnungen
am Anfang des Expansionsabschnitts vorgesehen sind. Aufgrund der
Tatsache, dass die Ansaugöffnungen
in gleicher Höhe
mit oder unmittelbar un ter der Verengung des doppelt wirkenden Lufttrichters
angeordnet sind, wird erreicht, dass die Wirkung der Verengung sowie
die eines ggf. vorhandenen Hilfs-Lufttrichters beeinflusst wird,
so dass einerseits das Mischverhältnis
konstant bleiben wird und andererseits auch keine zusätzliche
Kraftstoffzufuhr über
eine Volllastanreicherungsvorrichtung notwendig ist.
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In
Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Sekundärluftstrom
Motorabgas beigemischt wird, um die NOX-Emission des Verbrennungsmotors zu senken.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie
die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
Vorrichtung zur Aufbereitung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gemäß der vorliegenden
Erfindung in schematischer Schnittansicht,
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2 den
doppelt wirkenden Lufttrichter der Vorrichtung aus 1 in
Schnittansicht,
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines doppelt wirkenden Lufttrichters gemäß der vorliegenden Erfindung
und
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4 eine
dritte Ausführungsform
eines doppelt wirkenden Lufttrichters gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
eine Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, die dazu dient, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für einen
Verbrennungsmotor herzustellen bzw. aufzubereiten. Die Vorrichtung 1 umfasst
einen doppelt wirkenden Lufttrichter 2, der einlassseitig
an eine Primärluftzuführleitung 3 und
auslassseitig an das Saugrohr 4 des ansonsten nicht näher dargestellten
Motors mit der darin angeordneten Motordrosselklappe 5 angeschlossen
ist. In der Primärluftzuführleitung 3 ist
in an sich bekannter Weise ein Hilfs-Lufttrichter 6 vorgesehen,
in dessen Verengungsbereich eine Kraftstoffzuführleitung 7 mündet, durch
die eine Kraftstoffemulsion zum Hilfs-Lufttrichter 6 angesaugt werden
kann. Der Hilfs-Lufttrichter 6 mündet in
den Bereich der Engstelle 2b des doppelt wirkenden Lufttrichters 2.
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Der
doppelt wirkende Lufttrichter 2 weist erfindungsgemäß im Anschluss
an seine Engstelle 2b einen Expansionsabschnitt 2c auf,
in dem sich der Strömungsquerschnitt
kontinuierlich zum Saugrohr 4 hin vergrößert. Am Anfang dieses Expansionsabschnitts 2c weist
der doppelt wirkende Lufttrichter 2 eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen 8 auf,
die gleichmäßig beabstandet
entlang des Trichterumfangs verteilt angeordnet sind und durch die
Sekundärluft
aus einer Sekundärluftzuführleitung 9,
die den doppelt wir kenden Lufttrichter 2 umgibt, in den
Trichterinnenraum gesaugt werden kann, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch
abzumagern.
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Der
Lufttrichter 2 und die Form der Ansaugöffnungen 8 kann variieren.
Entsprechende Varianten sind in den 2 bis 4 dargestellt.
Es ist klar, dass die Ansaugöffnungen
auch andere Formen haben können
als die in den 2 bis 4 dargestellten.
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Die
Funktionsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist wie folgt:
Beim
Leerlauf des Verbrennungsmotors wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch von
einem herkömmlichen Leerlaufgemisch-Aufbereitungssystem,
das zu Vereinfachungszwecken nicht dargestellt ist, zusammengesetzt.
Beim Öffnen
der Drosselklappe 5 wird zunächst ein ebenfalls nicht dargestelltes Übergangsgemisch-Aufbereitungssystem
in bekannter weise zusammen mit dem Leerlaufsystem die Gemischbildung
im Saugrohr 4 stromabwärts
der Drosselklappe 5 bestimmen.
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Durch Öffnen der
Drosselklappe 5 wird infolge des Unterdrucks, der stromabwärts der
Drosselklappe 5 gegenüber
dem Leitungsbereich stromaufwärts
des Hilfs-Lufttrichters 6 herrscht, ein Primärluftstrom
durch die Primärluftzuführleitung 3 in
die Vorrichtung 1 gesaugt. Dieser Primärluftstrom wird im Expansionsabschnitt 2c des
doppelt wirkenden Lufttrichters 2 einen Unterdruck erzeugen,
wo durch eine Druckdifferenz zwischen der Unterseite und Oberseite
des Hilfs-Lufttrichters 6, wo atmosphärischer Druck herrscht, entsteht.
Es wird dann ein Luftstrom durch den Hilfs-Lufttrichter 6 in
Gang gesetzt, der an der Mündung
der Kraftstoffzuführleitung 7 einen
Unterdruck erzeugt, der eine Kraftstoff-Luft-Emulsion durch die
Kraftstoffzuführleitung 7 angesaugt.
Diese Emulsion wird sich mit dem Luftstrom in dem Hilfs-Lufttrichter 6 vermischen.
Nachfolgend wird dieses Gemisch im Expansionsgebiet 2c des
Lufttrichters 2 mit der angesaugten Primärluft gemischt,
so dass sich ein Mischungsverhältnis λ < 1 einstellt.
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Gleichzeitig
entsteht an den Ansaugöffnungen 8 ein
Unterdruck, so dass über
dieses ein Sekundärluftstrom
in den doppelt wirkenden Lufttrichter 2 erfolgt, der sich
mit dem erzeugten Kraftstoff-Luft-Gemisch vermischt und diesen auf
ein Verhältnis λ > 1 abmagert. Dem Sekundärluftstrom
kann dabei auch Abgas des Motors beigemischt sein, um dessen Stickoxidausstoß zu verringern.
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Wenn
bei zunehmend geöffneter
Drosselklappe 5 der Primärluftstrom und damit auch das
Ansaugen der Kraftstoff-Luft-Emulsion
progressiv zunimmt, wird zugleich auch die Sekundärluftzufuhr progressiv
zunehmen, wodurch sich ein konstantes Mischungsverhältnis Kraftstoff-Luft
einstellt.
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Da
die Luftansaugöffnungen 8 in
gleicher Höhe
mit bzw. gleich unter der Engstelle des doppelt wirkenden Luft trichters 2 angeordnet
sind, wird bei einer größeren Drosselklappenöffnung zum
Volllastbereich kein Drosseleffekt auftreten, wenn der Unterdruck
unter der Drosselklappe wegfällt,
da der Verbrennungsmotor dann zuerst an den Ansaugöffnungen 8 der
Sekundärluftzufuhr
saugen wird, so dass die Luftzufuhr nicht ins Stocken gerät und einen
hohen Füllungsgrad
erreicht. Dies ergibt in der Beschleunigung einen sehr niedrigen
Kraftstoffverbrauch.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann auch bei Verbrennungsmotoren mit indirekter Kraftstoffeinspritzung
eingesetzt werden. In diesem Fall wird der doppelt wirkenden Lufttrichter
ebenfalls stromaufwärts
der Drosselklappe angeordnet, wobei an Stelle des Hilfs-Lufttrichters eine
Einspritzdüse oberhalb
der Verengung des Lufttrichters eingesetzt wird.